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Vorrichtung zum spielfreien Verschieben von Objekten
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in einem Koordinatensystem Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Ausführung.
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Eine solche Errichtung ist aus der DE-PS 28 39 753 bekannt.
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Sie besteht im wesentlichen aus einem leiterartigen, drei Querstege
aufweisenden Rahmen, dessen mittlerer Quersteg zwei Lagerspitzen enthält, auf denen
eine erste Wippe ruht.
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Ein Wippenende ist druckfederbelastet, wodurch das andere Wippenende
federnd gegen eine in einer Abdeckplatte des Rahmens streckende Justierschraube
angedrückt wird. Die erste Wippe überdeckt ein brückenähnliches Oberteil. Zwischen
diesem Oberteil und dem ebenfalls Lagerspitzen aufweisenden Unterteil ist eine das
Justierobjekt enthaltende zweite Wippe vorgesehen, deren eines Ende ebenfalls druckfederbelastet
ist und deren anderes Ende wiederum federnd gegen die ihr zugeordnete Justierschraube
angedrückt wird, welche im Oberteil der ersten Wippe steckt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 entsprechende Vorrichtung z-u schaffen, die aus möglichst wenigen sowie
einfachen Einzelteilen zu-
sammensetzbar ist und deren Einzelteile
sich außerdem besonders wirtschaftLich herstellen Lassen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen konstruktiven Maßnahmen
gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Verwendungen des Gegenstandes nach
Anspruch 1 sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Mit der Vorrichtung sind verschiedene Vorteile erzi elbar.
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Sie weist Verschiebewege auf, die im Bereich von Mikrometern bis zu
Millimetern liegen. Daher lassen sich die in den entsprechenden Aufnahmen fixierten
Objekte sehr genau positionieren. Präzision steile werden hierzu nicht benötigt.
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Selbst bei den geschliffenen Oberflächen der Grundplatten und des
zylindrischen Stabes genügt das Einhalten üblicher Fertigungstoleranzen, weil es
auf die Dickenabmessung und den Durchmesser nicht ankommt. Die Vorrichtung ist mechanisch
robust sowie unempfindlich gegen Verschmutzung. Sie unterliegt praktisch keinem
Verschleiß und zeichnet sich daher durch eine hohe Lebensdauer aus. Weitere Vorteile
sind in der Beschreibung angegeben.
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Die Erfindung wird anhand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
wie folgt erläutert: Fig. 1 Eine Vorrichtung mit Aufnahme zum Justieren von Lichtwellenleitern,
in der Vorderansicht; Fig. 2 eine als Spleißverbinder ausgebildete Vorrichtung mit
darin fixierten Lichtleitkabeln, in einer Seitenansicht; Fig. 3 die Vorrichtung
gemäß Schnittlinie A-A der Fig.2, in perspektivischer Ansicht;
Fig.
4 die Vorrichtung der Fig. 2 gemäß Linie A-A, quergeschnitten dargestellt; Fig.
5 eine als Steckverbinder ausgebildete Vorrichtung mit darin fixiertem Lichtleitkabel,
in perspektivischer Ansicht; Fig. 6 die Vorrichtung der Fig. 5 in eine Fassung eingesetzt,
teilweise quergeschnitten; Fig. 7 die in ein optisches Dämpfungsglied eingesetzte
Vorrichtung mit angeschlossenen Li chtlei tkabeln, teilweise geschnitten, in der
Seitenansicht; Fig. 8 die Vorrichtung im Dämpfungsglied der Fig. 7 mit quergeschnittener
Abdeckung, in der Vorderansicht.
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Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen
aus drei einen Abstand zueinander aufweisenden und gelenkig miteinander verbundenen
rechteckigen Platten sowie zwei Justierschrauben. Die untere erste Platte dient
als Grundplatte 1, welche über ein im Bereich einer Längsseite vorgesehenes erstes
Gelenk 2 mit der darüber angeordneten zweiten Platte verbunden ist, die eine Zwischenplatte
3 darstellt. Die Zwischenplatte 3 ist im Bereich der Längsseite, die derjenigen
des zuvor erwähnten Gelenkes 2 gegenüberliegt, über ein zweites Gelenk 4 mit der
darüber angeordneten dritten Platte verbunden, welche als Trägerplatte 5 ausgebildet
ist.
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In der Zwischenplatte 3 steckt eine gegen die Grundplatte 1 angreifende
Justierschraube 6 und in der Trägerplatte 5 eine weitere gegen die Zwischenplatte
3 angreifende Justier-
schraube 7. Beide Justierschrauben 6, 7 sind
jeweils im Bereich der den Gelenken 2, 4 gegenüberliegenden Längsseiten von Zwischen-
und Trägerplatte 3, 5 angeordnet.
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Für das zu positionierende Objekt enthält die Trägerplatte 5 eine
Aufnahme 8, welche beispielsweise als V-Nut zum Einlegen eines Lichtwellenleiters
oder auch als Ausnehmung zum Einsetzen des Gehäuse eines optoelektronischen Bauelementes
ausgebildet ist.
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Zur Erzielung maximaler Justierergebnisse wird eine Ausbildung der
Vorrichtung angestrebt, bei der die Verschiebewege des Objektes orthogonalen Bewegungen
möglichst nahekommen. Daher werden die Positionen von Objekt und Schwenkachsen so
angeordnet, daß deren Koordinaten die Eckpunkte eines rechtwinkligen Dreiecks bilden,
wobei der Abstand der Schwenkachsen die Hypothenuse des Dreiecks bildet. Aus diesem
Grund ist bei allen Ausführungsbeispielen der Verschiebevorrichtung das die erste
Schwenkachse aufweisende bewegbare zweite Gelenk 4 im Scheitelpunkt des Winkels
und das die zweite Schwenkachse aufweisende ortsfeste erste Gelenk 2 im Scheitelpunkt
des Winkelsß angeordnet. Außerdem ist die Objektaufnahme so ausgebildet, daß seine
Mittelachse, welche mit der des zu justierenden Objektes zusammenfällt, annähernd
im Scheitelpunkt des rechten Winkels g zu liegen kommt. Die Gelenke 2, 4 und die
Aufnahme 8 für das Objekt weisen vorzugsweise eine Anordnung auf, bei der die Schwenkachsen
und die Mittelachse der Objektaufnahme in horizontaler und in vertikaler Richtung
zueinander versetzt sind. Dies ist zweckmäßig, um einerseits kleine Abmessungen
der Vorrichtung zu ermöglichen und andererseits noch relativ lange Habelarme für
die Schwenkteile zu erhalten. Beim Betätigen der mit Feingewinde versehenen Justierschrauben
6, 7 werden Zwischen- und Trägerplatte
3, 5 geschwenkt und ein in
der Aufnahme 8 fixiertes Objekt hierbei in Richtung der X- und der Y-Koordinate
verschoben.
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Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 bestehen die Grund-, Zwischen- sowie
Trägeplatte 1, 3, 5 und beide Gelenke 2, 4 aus einem einzigen Teil. Die einzelnen
Platten sind hier durch eingeschnittene Schlitze voneinander separiert, wobei unzertrennt
bleibende Stegverbindungen die Gelenke bilden.
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Die in Fig. 2 bis 4 dargestellte Vorrichtung ist in einer Anordnung
zum Herstellen von Spleißverbindungen verwendbar, aus der das Lichtleitkabel 10,
10' nach dem Verschmelzen seiner Faserenden wieder herausgenommen wird. Die Vorrichtung
kann aber auch selbst Teil der Leitungsverbindung mit in der Vorrichtung bleibend
fixierten Lichtwellenleitern 11, 11' sein. Zwischen- und Trägerplatte 3, 5 sind
hier am Ende einer verlängert ausgeführ-ten Grundplatte 1 angeordnet, deren anderes
Ende mit einem Aufsatz 9 versehen ist. Dieser Aufsatz 9 enthält eine Aufnahme mit
darin lösbar fixiertem Lichtleitkabel 10', dessen Lichtwellenleiter 11' mit dem
zu verbindenden Lichtwellenleiter 11 des in der Trägerplatte 5 lösbar fixierten
Lichtleitkabels 10 annähernd fluchtet.
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Bei der vorliegenden Vorrichtung besteht das die Grund- mit der Zwischenplatte
1, 3 verbindende Gelenk 2 aus einem mechanisch stabilen, ebenen Federblech, das
mittels üblicher Verbindungstechniken an den Längsseiten der genannten Platten 1,
3 befestigt ist. Das die Zwischen- mit der Trägerplatte 3, 5 verbindende Gelenk
4 besteht ebenfalls aus einem einfachen Federblech, das jedoch als Winkelschiene
ausgebildet und mit einem Schenkel auf der Zwischenplatte 3 und mit dem anderen
Schenkel an der Längsseite der schmaler ausgeführten Trägerplatte 5 befestigt ist.
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Der Aufsatz 9 und die Träger- sowie Zwischenplatte 5, 3 weisen einen
ausreichend großen Abstand zueinander auf, so daß die von beiden Seiten überstehenden
Enden der Lichtwellenleiter 11, 11 nach ihrer genau fluchtenden Ausrichtung ungehindert
miteinander verschmolzen und danach aus der Vorrichtung entnommen werden können.
Sind die für das Verschmelzen der Faserenden erforderlichen Einrichtungen nicht
verfügbar, wie beispielsweise im Feldeinsatz, so verbleiben die Lichtleitkabel 10,
10' in der Vorrichtung. Zur besseren Transmission der Lichtwellen kann jedoch zwischen
die Faserstirnflächen eine Immersionsflüssigkeit oder ein transparenter Kleber eingebracht
werden. Derartige Verbindungen zeichnen sich durch eine niedrige Koppeldämpfung
aus, da die Faserenden Kern auf Kern ausrichtbar sind.
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Wegen der erreichbaren hohen Positioniergenauigkeit ist die Vorrichtung
nicht nur für Verbindungen von Gradientenfasern sondern auch für Monomodefasern
geeignet.
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Das in Fig. 5 und 6~dargestellte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung
ist für die Herstellung von Steckverbindungen ausgestaltet. Es wird eine Winkelschiene
verwendet, deren einer Schenkel die Grundplatte 1 bildet. Auf dieser sind die Zwischen-
und die Trägerplatte 3, 5 mit dem in der Aufnahme 8 fixierten Lichtwellenleiter
11 angeordnet. Die Gelenke 2, 4 beider Platten 3, 5 bestehen aus je einem rechtwinklig
gebogenen Federblech. Der andere, von der Grundplatte 1 vorzugsweise rechtwinklig
hochstehende Schenkel 12 der Winkelschiene ist von kürzerer Länge. Seine Außenseite
und die Unterseite der Grundplatte 1 weisen geschliffene Oberflächen auf, die bei
der Herstellung von Steckverbindungen als Referenzflächen dienen.
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Die in Fig. 6 gezeigte Steckerfassung 13, welche zur Halterung und
gegenseitigen Ausrichtung von zwei einsetzbaren Steckvorrichtungen ausgebildet ist,
besteht im wesentlichen
aus einer ebenen Grundplatte 14 mit geschliffener
Ober fläche und einem darauf entlang einer Längskante liegend befestigten zylindrischen
Stab 15. Die Oberfläche der Grundplatte 14 und die ebenfalls geschliffene Mantelfläche
des als Anschlag dienenden Stabes 15 bilden für die Steckvorrichtungen eine komplementäre
Referenzfläche und -Linie.
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Hiergegen werden die von entgegengesetzten Seiten eingeschobenen Steckvorrichtungen,
mittels geeigneter Federelemente 16, 17 angedrückt. Zweckmäßigerweise ist auf dem
zylindrischen Stab 15 der Steckerfassung 13 für jede Steckvorrichtung ein separates
Federelement 16 befestigt, das mit seinem Federende von oben auf den hochstehenden
Schenkel 12 der Steckvorrichtung drückt. Analog dazu sind auf der Grundplatte 14
der Steckerfassung 13 ebenfalls zwei getrennte Federelemente 17 befestigt, die jeweils
gegen die obere freie Längskante der Steckvdrrichtungs-Grundplatte 1 drücken.
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Eine derartige Steckverbindung bietet den Vorzug, daß jede der Verbindungshälften
eine Justiervorrichtung aufweist, mit der die Lichtleitfaser auf ein Normal (Faser
oder Fadenkreuz) ausgerichtet werden kann. Dadurch sind die Stecker untereinander
vertauschbar, ohne daß sie erneut einjustiert werden müssen. Die Einzelteile der
Steckverbindung lassen sich einfach herstellen und montieren. Das sonst übliche
Einfädeln der Lichtleitfaser in Hülsen oder eng tolerierte Bohrungen entfällt, weil
die Faser ohne Gefahr des Stauchens oder Beschädigung ihrer Sti rnfläche nur in
eine offene Nut eingelegt wird und darin wegen der unmittelbaren Zugäng-Lichkeit
ohne Umstände fixiert werden kann. Dies ist mittels eines einfachen Klebeverfahrens
vornehmbar, bei dem kein Unterdruck zur Ansaugung des Klebers durch eine Bohrung
notwendig ist und daher auch keine Entmischung von Kleber und Füllstoff auftreten
kann. Außerdem ist die Klebestelle visuell ohne weiteres auf den eventuellen Einschluß
von
Luftblasen prüfbar, wodurch eine leichte Qualitätskontrolle
möglich ist. Da die Faser mit zuvor präparierter Stirnfläche in die Aufnahme der
Steckvorrichtung eingeklebt werden kann, entfällt das sonst nachträglich erforderliche
Schleifen und Polieren der Faserendfläche. Außerdem kann die Fasersti rnfläche wenige/um
von der Vorderkante der Steckvorrichtung zurückgesetzt werden, wodurch im gesteckten
Zustand eine direkte Berührung der beiden Fa sersti rnf lächen vermieden wird. Weil
die Justierschrauben wegen der in der Regel vorgespannten Gelenkfedern spielfrei
bewegbar sind, tritt beim Fixieren der Faserposition kein Dejustieren auf.
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In Fig. 7 und 8 ist die Vorrichtung integraler Bestandteil eines auf
einem Sockel 18 mit entfernbarer Abdeckung 19 aufgebauten optischen Dämpfungsgliedes.
In dem Sockel 18 ist eine mittels Schraubendrehers von außen betätigbare Welle 20
gelagert. Die Welle 20 ist mit einem Bund 21 versehen, der als Anlage und zur Führung
eines scheibenförmigen Neutralfilters 22 dient, das in Umfangsrichtung verteilt
mehrere Bereiche 23 mit Graufiltern unterschiedlicher Dämpfung aufweist.
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Das Neutralfilter 22 ist etwa in der Mitte des Sockels 18 angeordnet,
dessen eine Hälfte die Vorrichtung trägt. Die Grundplatte 1 der Vorrichtung ist
fest mit dem Sockel 18 verbunden, sie kann aber auch aus diesem selbst bestehen.
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In diesem Fall ist die Zwischenplatte 3 über das als Gelenk 2 fungierende
Federblech unmittelbar an dem Sockel 18 befestigt.
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Die andere Sockelhälfte trägt einen Aufsatz 24 mit V-förmig eingearbeiteter
Aufnahme und darin fixiertem Lichtleitkabel 10', dessen vom äußeren Kabelmantel
befreiter und stirnsei teig mit einer Linse versehener Lichtwellenleiter 11' mit
dem in der Vorrichtung befestigten Lichtwellenleiter 11,
welcher
stirnseitig ebenfalls mit einer Linse versehen ist, annähernd fluchtet. Mittels
der Verschiebevorrichtung können nun die Faserachsen sehr genau fluchtend aufeinander
ausgerichtet werden, so daß das in einstellbaren Stufen oder gegebenenfalls kontinuierlich
veränderbare Dämpfungsglied eine äußerst geringe Grunddämpfung aufweist.