DE3015645C2 - Brechgerät für Lichtwellenleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Brechgerät für gläserne Lichtwellenieiter zur Herstellung von Trennflächen optischer Qualität senkrecht zur Achsrichtung durch Anritzen der Oberfläche des über eine Krümmung gespannten und zu beiden Seiten mit Klemmvorrichtungen gespannten Lichtwellenleiters mittels einer absenkbaren Schneide.

Zur Herstellung von Trennflächen der oben beschriebenen Art kommt zum Beispie) das Brechgerät nach dem DE-GM 75 39 101 in Frage, bei dem der über eine Krümmung eingespannte Lichtwellenleiter mittels einer Schneide angeritzt wird. Infolge der auf diesen Trennbereich wirkenden Zugspannung, unter die der Lichtwellenieiter im eingespannten Zustand gebracht wurde, bricht der Lichtwellenieiter an dieser definierten Stelle. Die Einspannung des Lichtwellenleiters erfolgt mit Hilfe von zwei Klemmvorrichtungen zu beiden Seiten einer gekrümmten Ambosfläche, über die der Lichtwellenieiter geführt wird, angeordnet sind. Das eigentliche Schneidewerkzeug wird durch Betätigen eines Hebels, jedoch unabhängig von der Anritzkraft auf den Lichtwellenieiter abgesenkt und in einmaliger Schneidebewegung quer zur Faserrichtung bewegt. Bei derartigen Brechgeräten zeigt sich als ungünstig, daß kaum Möglichkeiten zur Korrektur des Ritzprozesses durch den Diamanten oder die Hartmetallschneide außer durch den Auflagedruck bestehen, so daß die Funktion des Gerätes vollkommen von der zufälligen Qualitäi der Schneide abhängt. Der Zustand der Schneide ist jedoch für das Wachsen des Risses und damit für die Güte der herzustellenden Stirnfläche von großer Bedeutung. Die Funktion der Schneide muß außerdem der Glasart und dem Durchmesser des Lichtwellenleiters angepaßt werden. Weiche Gläser und große Faserdurchmesser verlangen im allgemeinen größere Auflagekräfte.

Aufgabe der Erfindung ist nun ein Brechgerät zum Herstellen von Trennflächen optischer Qualität bei Lichtwellenleitern zu schaffen, bei dem die Korrektur der die Güte der Trennflächen bestimmenden Größen, wie Auflagekraft und Qualität der Schneide weitgehend überflüssig wird, wobei eine breite Anwendung für alle in Frage kommenden Lichtwellenleitertypen erhalten bleibt. Die gestellte Aufgabe wird nun mit einem Brechgerät der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß eine Vibrationsvorrichtung auf die Schneide wirkend so angeordnet ist, daß die Schneide sägende Schwingungen mit kleiner Amplitude quer zur Achse des eingespannten Lichtwellenleiters ausführt und daß eine davon unabhängige Vorrichtung zur Einstellung der Auflagekraft an der Halterung der Schneide angeordnet ist.

An dem Brechgerät gernäß der Erfindung ist es außerdem möglich, die zur Güte der Trennfläche beitragenden Größen definiert und in weiten Bereichen voneinander unabhängig einzustellen. Zunächst wird der zu brechende Lichtwellenieiter in zwei Klemmvor-

richtungen eingespannt, wobei er auf einer zwischen den beiden Klemmvorrichtungen liegenden Krümmung aufliegt Von diesen Klemmvorrichtungen ist eine in Richtung des unter leichtem Zug stehenden Lichtwellenleiters verschiebbar, was im einfachsten Fall durch Anordnung der Klemmen (4) auf einem relativ langen Hebelarm geschieht, der um die Achse (5) gedreht werden kann. Da die zum Spannen des Lichtwellenleiters nötigen Winkel sehr klein sind, ist ein Heben oder Absenken der Vorderkante der beweglichen Kiemme nicht zu befürchten. Die Längskraft wird durch die Feder (6) erzeugt, die zwischen den Klemmvorrichtungen angeordnet sind und bewirkt, daß die um die Achse (5) drehbare Klemmvorrichtung von der festen Klemmvorrichtung abgedrückt wird. Diese Kraft ist durch definierte Verstellmöglichkeiten der Feder veränderbar und somit ist auch die auf die Lichtwellenleiter wirkende Zugspannung den Verhältnissen anpaßbar, soweit dies nötig ist. Die Feder (7) bewirkt über ein<*n Exzenter die Freisetzung oder Blockierung der Feder (6). Für die auf den Lichtwellenleiter benötigte Spannkraft F zur Erzeugung guter Ergebnisse bei der Herstellung der Trennfläche nach diesem Verfahren gilt dabei etwa folgende Funktion in Abhängigkeit des Biegeradius R der Krümmung und des Lichtwellenleiter-Radius r:

F=C-Br- A

E = Ε-Modul an Lichtwellenleiter-Oberfläche

Br = Randfaserdehnung oder -Stauchung bei Biegung

A = Faserquerschnitt

F =

R + r '

Die Zugkraft wird somit so groß gemacht, daß sie die aus der Biegung entstehende Druckspannung mindestens kompensiert.

Als günstiger Wert für den Biegeradius der Krümmung ergibt sich dabei etwa 50 mm. Daraus ergeben sich für die gebräuchlichsten Lichtwellenleiter Zugspannungswerte von etwa 0,5 bis 5 Newton (N), wobei die Auflagekraft der Schneide während der Schneidebewegung eine Rolle spielt. Die Einstellung der Auflagekraft der Schneide sollte dabei in diesen Fällen einen Bereich von 0,1 bis 1 N überstreichen, um optimale Verhältnisse für die Herstellung der Trennflächen zu erhslten. Diese Einstellung kann nun durch einen auf die Halterung der Schneide, in diesem Fall auf den die Schneide tragenden Federarm, wirkenden Federzug erfolgen, der die Schneide mit der dort eingestellten Kraft auf die Oberfläche des Lichtwellenleiters niederdrückt. Es ist jedoch gemäß der Erfindung auch möglich, die Auflagekraft durch magnetische Einwirkung auf den Federarm zu variieren. Die Veränderung der magnetischen Kräfte und damit der Auflagekraft kann hier durch Veränderung der örtlichen Lage eines Permanentmagneten in bezug auf den Federarm oder durch Veränderung eines auf den Federarm einwirkenden, elektrisch erzeugten Magnetfeldes erfolgen.

Nun wird im Rahmen der Erfindung noch die Führung der Schneide während des Brechvorganges definiert, da auch dieser Punkt eine wichtige Rolle zur Herstellung von Trennflächen mit guter optischer Qualität spielt. Eine einmalige und Undefinierte Führung der Schneide über der Oberfläche des Lichtwellenleiters genügt häufig nicht, um das gewünschte Rißwachstum sicher zu erreichen. Eine vielfältige, periodische Bewegung der Schneide in Form einer Vibration in Richtung der Schneidkante ist die zweckmäßigste Weise, Rißwachstum ohne zu große Zugspannungen oder Auflagekräfte zu erzwingen. Diese schwingende oder sägende Bewegung erfolgt mit relativ kleiner Amplitude, die durch die an dem Arbeitsmagneten angelegte Wechselspannung oder dem Unterbrecher bei Betätigung durch Gleichspannung einstellbar ist. Das in der Arbeiisspule

in erzeugte Magnetfeld wirkt auf den die Schneide tragenden Federarm ein und versetzt bei Verwendung von Wechselstrom infolge des wechselnden Magnetfeldes oder unterbrochenem Gleichstrom die Schneide in schwingende Bewegung. Durch Überlagerung von

υ Gleichstromkomponenten in der Spule kann auf den in geeigneter Weise abgebogenen Federarm eine Grundeinstellung bewirkt werden, durch die die Schneide auf den Lichtwellenleiter mit entsprechender Auflagekraft abgesenkt wird. Durch Veränderung der Gleichströmen komponente ist damit die Auflagekraft der Schneide veränderbar. Durch entsprechende und an sich bekannte Anordnungen von Kontakten am Federarm und in den Zuleitungen zur Spule lassen sich auch Schwingungserzeuger in Form von Unterbrechern bzw.

y> Summern herstellen, durch die die Schneide bewegt wird. An der Wirkungsweise des Schneidevorgangs ändert sich hierdurch jedoch nichts.

Die Erfindung wird ,nun an Hand von zwei Figuren, in denen das Brechgeriit in verschiedenen Ansichten

«ι dargestellt wird, näher erläutert.

Aus der Seitenansicht (Fig. 1) wird das Zusammenwirken zwischen den beiden Klemmvorrichtungen 2-4 und 3-4, der Krümmung 1 und der an einem Federarm 10 befestigten Schneide 11 deutlich. Der zu brechende

ι» Lichtwellenleiter 12 wird nun beim Einlegen in die beiden Klemmvorrichtungen 2-4 und 3-4, die im wesentlichen aus der jeweiligen Unterlage 3 bzw. 4 und den darüber angeordneten, klappbaren Klemmen 4 bestehen, über die Krümmung 1 gespannt. Diese

■"> Krümmung 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als kontinuierliche Fortsetzung der Klemmvorrichtung 3-4. deren Einlegeebene zweckmäßigerweise schräg verläuft, ausgebildet. Auf diese Weise besteht nur ein Spalt, der sich zwischen der Krümmung 1 und der zweiten,

■)' beweglichen Klemmvorrichtung 2-4 ergibt. Diese Klemmeinrichtung 2-4 ist auf einer Achse 5 drehbar so gelagert, daß ihre Einlegeebene mit der Krümmungsfläche der Krümmung 1 fluchtet und daß außerdem bei einer Drehung um die Achse 5 in dem hier in Frage

ϊ" kommenden Bereich kaum eine Auf- bzw. Abbewegung der oberen Kante erfolgt. Durch diese Drehbewegung wird die zum Brechen des bereits in den Klemmvorrichtungen fest eingespannten Lichtwellenleiters 12 benötigte Zugspannung erzeugt, da die obere, der Krümmung 1 gegenüberliegende Kante der Klemmvorrichtungen 2-4 infolge der Einwirkung einer Druckfeder 6 von der festangeordneten Klemmvorrichtung 3-4 abgedrückt wird. Der Fußpunkt 9 dieser Druckfeder 6 ist in ihrer Längsachse verschiebbar, so daß hierdurch

ω die Abdruckkraft der Klemnivorrichtung 2-4 von der Klemmvorrichtung 3-4 verändert werden kann. Die Feder 7, deren Fußpunkt über einen Exzenter 8 verstellbar ist, bewirkt die Freigabe oder Blockierung eier Feder 6. Weiterhin ist die Schneide 11, wofür ein

t" Diamant oder ein Hartmetall verwendet wird, sichtbar, die an einem Federarm 10 befestigt wird. Dieser führt zusammen mit der Schneide 11 gemäß der Erfindung Schwingungen quer zur Achsrichtung des eingespann-

ten Lichtwellenleiters 12 aus. Die Vibrationsvorrichtung, welche die Schwingungen erzeugt, ist hinter den Klemmvorrichtungen 2-4 und 3-4 angeordnet und deshalb nicht sichtbar. Der Schnitt für die Seitenansicht in F i g. 2 ist durch H-Il angedeutet.

Die F i g. 2 zeigt die auf der Grundplatte festmontierte Klemmvorrichtung 3-4 mit dem in einer Nut 13 gefühlten und eingespannten Lichtwellenleiter 12 an der Kante der hier nicht mehr sichtbaren Krümmung 1. Die beiden, in Bohrungen der Klemmvorrichtung 3-4 einlaufenden Federn 6 und 7 sind ebenfalls erkenbar. Für die Einstellung der Kräfte kann zweckmäßigerweise eine Eichung vorgenommen werden, die z. B. auf einer Gewindespindel, mit der der Fußpunkt 9 der Feder 6 verschoben werden kann, markiert wird. Weiterhin ist hier das Zusammenwirken der Vibrationseinrichtung 10-15-16 mit dem Federarm 10, der als gekröpfte Blattfeder ausgebildet ist, zu ersehen. An seinem oberen Ende, das über den Bereich des Lichtwellenleiters 12 gebogen ist, wird in einer entsprechenden Halterung die Schneide 11 befestigt und das untere Ende des Federarmes 10 ist an der Grundplatte eingespannt. Im oberen Bereich des Federarmes 10 greift ein verstellbarer Federzug an, der zur Einstellung der Auflagekraft der Schneide 11 während des Schneidevorganges dient. Dieser Federzug 14 wird in der Nähe der Grundplatte umgelenkt und ist an einer hier nicht sichtbaren Feder angeschlossen, die wiederum verstellbar ist, so daß der Auflagedruck variiert werden kann. Die Auflagekraft könnte jedoch auch so variiert werden, daß die Schneide 11 über ein Gelenk in der Art einer Waage am Federarm 10 befestigt wird, wobei ein Arm dieser Waage mit entsprechenden Gewichten be- bzw. entlastet wird. Nach dem Einlegen des Lichtwellenleiters 12 wird schließlich die Schneide 11 auf den Lichtwellenleiter 12 abgesenkt und mit Hilfe der beschriebenen Einrichtungen wird die Sollauflagekraft eingestellt. Nach dieser Einstellung wird die Vibrationsvorrichtung 15-16 in Betätigung gesetzt, so daß die abgesenkte Schneide 11 sägende Schwingungen quer zur Achse des Lichtwellenleiters 12 auf dessen Oberfläche ausführt bis er an der eingeritzten Stelle bricht. Dadurch, daß alle Werte auf den zu brechenden Lichtwellenleitertyp optimal eingestellt sind, ist die optische Güte der so hergestellten Trennfläche mit genügend großer Sicherheit reproduzierbar. Die Vibrationsvorrichtung selbst kann z. B. aus einer elektrischen Spule 15 bestehen, die durch Erregung mit Wechselstrom infolge ihres dadurch aufgebauten Magnetfeldes auf den Federarm 10 so einwirkt, daß er in Schwingungen versetzt wird. Die Amplitude dieser Schwingungen läßt durch die angelegte Wechselspannung oder bei Gleichstrom mit einer verstellbaren Schraube 16, durch die der Abstand zwischen Spule 15 und Federarm 10 verändert werden kann, regeln. Diese Ausbildung ähnelt den bekannten Unterbrecher- oder Summerschaltungen, auf die hier nicht näher eingegangen werden muß. Nun bietet sich bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung der Vibrationsvorrichtung noch an, die Auflagekraft der Schneide II durch eine statische, magnetische Krafteinwirkung auf den entsprechend geformten Federarm 10 einzustellen. Durch diese statische Kraft kann die Schneide 11 mit entsprechender Kraft auf die Oberfläche des Lichtwellenleiters 12 abgesenkt werden und durch anschließende Überlagerung mit wechselnder Erregung erfolgt dann die Schwingungserzeugung, so daß mit einer einzigen Einrichtung die Einstellung der Auflagekraft und die Erzeugung der Schwingung vorgenommen werden können. Eine derartige Anordnung vereinfacht die gesamte Schneidevorrichtung sehr wesentlich, da nur eine Vorrichtung einzustellen ist. Die Grundeinstellung für die Auflagekraft kann durch einen verschiebbaren Permanentmagneten oder auch durch Überlagerung der Wechselstromkomponente mit einer Gleichstromkomponente erfolgen. Die Größe der Auflagekraft wird dann durch die Höhe der Gleichstromkomponente bestimmt. Schließlich kann auch noch nach dem Einschalten durch Hochfahren der Amplitude gleichzeitig die nötige Bewegung des entsprechend gekröpften Federarmes 10 erreicht werden, bis die Schneide 11 mit der erforderlichen Auflagekraft auf der Oberfläche des Lichtwellenleiters schwingt. In diesem Fall ist dann der mittlere Auflagedruck der Sägeamplitude proportional. Hierbei kann der Federzug 14 mit den entsprechenden Einstellmöglichkeiten entfallen. Als Energieversorgung dient z. B. eine Taschenlampenbatterie, die auch den erforderlichen abstimmbaren Generator speist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Brechgerät für gläserne Lichtwellenieiter zur Herstellung von Trennflächen optischer Qualität senkrecht zur Achsrichtung durch Anritzen der Oberfläche des über eine Krümmung gespannten und zu beiden Seiten mit Klemmvorrichtungen gespannten Lichtwellenleiters mittels einer absenkbaren Schneide, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vibrationsvorrichtung (10-45-16) auf die Schneide (11) wirkend so angeordnet ist, daß die Schneide (11) sägende Schwingungen mit kleiner Amplitude quer zur Achse des eingespannten Lichtwellenleiters (12) ausführt und daß eine davon unabhängige Vorrichtung (14) zur Einstellung der Auflagekraft an der Halterung der Schneide (11) angeordnet ist

2. Brechgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationsvorrichtung (10-15-16) eine elektrische Spule (15) aufweist, die bei Erregung mit Wechselstrom einen die Schneide (11) tragenden Federarm (10) in Schwingungen versetzt.

3. Brechgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federarm (10) Kontakte aufweist, 2; durch welche die Spule (15) infolge des schwingenden Federarms (10) rhythmisch geschaltet wird.

4. Brechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Wechselstrom betriebene Spule (15) einen Gleich- jo strom betriebenen Zusatzkreis aufweist.

5. Brechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Schwingebene des Federarms (10) verschiebbarer Permanentmagnet angeordnet ist. i>

6. Brechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klemmvorrichtung (3-4) für den Lichtwellenleiter (12) fest angeordnet ist und an einem Ende in eine Krümmung (1) übergeht, daß die zweite Klemmvor- w richtung (2-4) für den Lichtwellenleiter (12) um eine Achse (5) geringfügig so drehbar ist, daß seine der Krümmung (1) gegenüberliegende Kante kaum eine merkbare Auf- und Abbewegung erfährt und daß Federn (6, 7) für diesen Bewegungsablauf zwischen den beiden Klemmvorrichtungen (2-4,3-4) angeordnet sind.

7. Brechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeebene der einen Klemmvorrichtung (3-4) in ίο einer, die Krümmung (1) fortsetzenden Schräge angeordnet ist.

8. Brechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führungsnut (13) über der gesamten Länge der y> Klemmvorrichtungen (2-4, 3-4) und der Krümmung

(I) angeordnet ist.

9. Brechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Zugkraft verstellbarer Federzug (14) am Federarm t>o (10) zur Einstellung der Auflagekraft der Schneide

(II) angeordnet ist.

10. Brechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußpunkt (9) der Feder (6) in Achsrichtung verschiebbar b5 ist.

11. Brechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide (11) über ein Gelenk am t-ederarm (10) angebracht ist.

12. Brechgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Unterbrecher (16) zur Einstellung der Amplitude des Federarms (10) am Erregermagneten (15) angeordnet ist