DE3627803C1 - Kupplungsteil eines Steckverbinders fuer optische Faserlichtleiter - Google Patents
Kupplungsteil eines Steckverbinders fuer optische FaserlichtleiterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kupplungsteil eines Steckverbinders für optische
Faserlichtleiter, das mindestens einen Eingangs-Lagerstein und einen
Kupplungs-Lagerstein aufweist, die aus einem synthetischen Werkstoff auf der
Basis von Aluminiumoxid bestehen und die in einer Hülse gehalten sind sowie
einen in Achsrichtung der Hülse verlaufenden Kanal aufweisen, wobei die Kanäle
der Lagersteine zur Aufnahme des optischen Faserlichtleiters fluchtend
zueinander angeordnet sind.
Ein solches Kupplungsteil ist aus der DE-PS 25 49 842 bekannt. Es wird eine
Verbindungsarmatur für Lichtleitfasern beschrieben mit einem Steckerteil und
einem Kupplungsteil. Beide Teile weisen ein Hüllrohr auf, wobei in die Enden
des Hüllrohres des Kupplungsteiles jeweils ein Stützteil (synthetischer Stein
auf Aluminiumoxidbasis, Rubin, Saphir) mit jeweils einer Mittelbohrung, die
eingangs- und ausgangsseitig erweitert ist, eingesetzt ist. In dem kupplungs
seitigen Stützteil ist der Kern der Lichtleitfaser etwa bis zur Hälfte des
Steins in die Bohrung eingefügt. Im Steckerteil ist die Lichtleitfaser
ebenfalls mit einem Stützteil (Stein) gehalten und steht über dessen
Außenfläche vor. Die Hülle des Steckers kann in einen entsprechend
vergrößerten Bereich des Hüllrohres der Kupplung eingefügt werden, wobei dann
das freie Ende der Lichtleitfaser des Steckers in der Bohrung des Endsteines
der Kupplung einsitzt, so daß die beiden Enden der Lichtleitfasern
aneinanderstoßen.
Weiterhin ist aus der DE-OS 24 40 609 ein Koppler für Lichtwellenleiter
bekannt, der aus drei Teilen zusammengesetzt ist, und zwar aus zwei Stecker
teilen, die mittels eines Buchsenteiles miteinander verschraubt werden. In den
Stecker- und Buchseneinheiten sind mehrere Führungsteile in Form von mit
durchgehendem Kanal versehener Glaskörper (Glaslagern) eingesetzt, durch die
die Lichtwellenleiter geführt sind. In der DE-OS 24 40 527 ist ein Koppler
angegeben, der in seinem prinzipiellen Aufbau der in der DE-OS 24 40 609
beschriebenen Anordnung entspricht. Er ist jedoch aus zwei Kupplungsteilen
aufgebaut.
Die DE-OS 27 13 534 beschreibt eine Steckverbindungsanordnung für optische
Fasern, bei der im Bereich der Enden der beiden Verbindungsteile jeweils auf
die Stirnfläche eine Hülse ein Lagerstein (Uhrenstein) aufgesetzt ist, durch
den der Faserkern des Lichtleiters geführt ist. Im zusammengesteckten Zustand
stoßen die Lagersteine flächig aneinander.
Ein weiteres Kupplungsteil ist aus der DE-OS 27 22 830 bekannt; bei dieser
Anordnung wird der Lichtleiter in einem Uhrenstein gehalten, der in das Ende
einer Hülse eingesetzt ist. Der Führungskanal des Uhrensteines ist an seinem
Ende trichterförmig erweitert, wobei in diesen Trichter das Faser-Ende nieten
artig eingeschmolzen und plangeschliffen sowie poliert wird.
Des weiteren beschreibt die DE-OS 27 58 964 ein Verbindungsteil für Licht
leitfasern, bei dem jeweils das Ende zweier zu verbindender Lichtleitfasern in
zwei mittels einer Hülse beabstandeter Uhrensteine gehalten ist. Eingangs
seitig weisen die Uhrensteine eine konisch erweiterte Bohrung auf, um ein
leichtes Einführen des Lichtleiters in die Uhrensteine zu ermöglichen. An
ihrer axialen Außenfläche sind die Uhrensteine kreisförmig abgerundet, so daß
die Uhrensteine in dem Verbindungskörper nur punkt- bzw. linienförmig anliegen.
Ausgehend von dem eingangs beschriebenen gattungsgemäßen Stand der Technik
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kupplungsteil eines
Steckverbinders für optische Faserlichtleiter anzugeben, das im Hinblick auf
zwei zu verbindende Lichtleiter leicht handhabbar ist, eine leichte Einführung
des Faserlichtleiters in das Kupplungsteil und zugleich eine exakte Führung
ermöglicht und mit dem gute Kopplungseigenschaften zwischen zwei zu ver
bindenden Faserlichtleitern gewährleistet werden, auch bei größeren auf den
Steckverbinder einwirkenden äußeren Temperaturschwankungen.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Lagersteine mit
ihren einander zugekehrten Stirnflächen vollflächig aneinanderstoßend in der
Hülse angeordnet sind, daß der Kupplungs-Lagerstein eine senkrecht zur
Kanal-Achse poliert verlaufende freie Stirnfläche aufweist, und daß der
Kupplungs-Lagerstein mit dieser Stirnfläche über die stirnseitige Ebene der
Hülse hinausragt. Durch die mit ihren einander zugekehrten Stirnflächen
vollflächig in der Hülse aneinanderstoßend angeordneten Lagersteine wird beim
Einschieben des Faserlichtleiters auch im Übergangsbereich zwischen den beiden
Lagersteinen eine Führung des Endes des Faserlichtleiters gewährleistet.
Wesentlich ist, daß der Kupplungs-Lagerstein einerseits eine senkrecht zur
Kanal-Achse eben poliert verlaufende freie Stirnfläche aufweist, daß der
Kupplungs-Lagerstein andererseits mit dieser Stirnfläche über die stirnseitige
Ebene der Hülse hinausragt, so daß zwei in einem Steckverbinder anein
anderstoßende Kupplungsteile mit ihren beiden Kupplungs-Lagersteinen gegen
seitig flächig zur Anlage kommen. Bei einem solchen Steckverbinder sollten die
Enden der optischen Faserlichtleiter zusammen mit der freien Stirnfläche der
Kupplungs-Lagersteine eben poliert sein. In einer solchen Anordnung gelangen
die gegenüber den Stirnflächen der Lagersteine zurückversetzten Stirnflächen
der Hülsen gegenseitig nicht zur Anlage, d. h. zwischen diesen Stirnflächen
verbleibt ein ringförmiger Spalt. Mit dieser Anordnung ist auch bei größeren
Temperaturschwankungen gewährleistet, daß die Stirnflächen der Lagersteine mit
den darin gehaltenen Enden der Faserlichtleiter stets aneinanderliegen; dies
wäre nicht gewährleistet, wenn die Stirnfläche der Hülse mit der Stirnfläche
des Kupplungs-Lagersteines abschließen oder sogar vorstehen würde, da die
Hülsen, gewöhnlich aus einem Hartmetall gefertigt, einer größeren Wärmeaus
dehnung unterliegen als die Lagersteine aus synthetischem Werkstoff auf der
Basis von Aluminiumoxid.
Mit Vorteil weist der Kanal des Kupplungs-Lagersteins wenigstens im Bereich,
der über die stirnseitige Ebene der Hülse hinausragt, einen gleichbleibenden
Querschnitt auf, so daß der Faserlichtleiter in diesem Bereich mit Paß-Sitz in
dem Kanal einliegt. Insbesondere hinsichtlich des Poliervorganges, bei dem die
freie Stirnfläche des Kupplungs-Lagersteins mit dem darin enthaltenen Faser
lichtleiter eben poliert wird, ist ein festerer Sitz des Endes des Faser
lichtleiters sichergestellt.
Der Kupplungs-Lagerstein sollte mit seiner Stirnfläche zwischen 0,005 mm und
0,5 mm über die stirnseitige Ebene der Hülse hinausragen, wobei der Bereich
zwischen 0,01 und 0,2 mm als bevorzugter Bereich anzusehen ist. Mit in diesem
Bereich vorstehenden Kupplungs-Lagersteinen ist eine flächige Anlage der
Stirnflächen zweier aneinanderstoßender Kupplungsteile bei den unter
schiedlichen Betriebsbedingungen gewährleistet.
Wenigstens der Kanal des Eingangs-Lagersteines sollte auf seiner Einführseite,
von der aus das Ende des Faserlichtleiters in den Kanal eingeschoben wird,
trichterförmig oder tulpenförmig aufgeweitet sein. Mit dieser Maßnahme wird
erreicht, daß beim Zusammenbau des Kupplungsteiles das Ende des Faserlicht
leiters sicher ohne Beschädigung in die Bohrung eingeschoben werden kann,
zumal solche Bohrungen mit sehr geringen Toleranzen auf die eingesetzten
Faserlichtleiter abgestimmt sind. Für Faserlichtleiter mit den üblichen Durch
messern, die bei etwa 50 bis 150 Mikrometer liegen, ist ein über eine Länge
auf etwa 0,75 mm aufgeweitetes Kanal-Ende ausreichend; in einer bevorzugten
Ausführungsform beträgt der Öffnungswinkel der trichterförmigen Erweiterung
etwa 60°.
Da bereits ein geringfügiger Versatz der Kanal-Achse des Eingangs-Lagersteins
und des angrenzenden Kupplungs-Lagersteins das Einschieben des Faserlicht
leiters in den Kanal erschwert oder sogar unmöglich macht, kann es von Vorteil
sein, den Kanal des Kupplungs-Lagersteins auf seiner dem Eingangs-Lagerstein
zugewandten Seite geringfügig zu erweitern. Eine solche geringfügige
Erweiterung ist bereits in einer Abrundung des Kanal-Randes zu sehen.
Ein oder mehrere zusätzliche Zwischen-Lagersteine, die zwischen dem Ein
gangs-Lagerstein und dem Kupplungs-Lagerstein angeordnet werden, vergrößern
die Führungslänge des Faserlichtleiters in dem Kupplungsteil. Die Unterteilung
des Führungsbereichs in mehrere Lagersteine bringt insbesondere fertigungs
technische Vorteile. Auch bei diesen Zwischen-Lagersteinen ist eine gering
fügige Aufweitung des Kanals auf seiner dem Eingangs-Lagerstein zugewandten
Seite im Hinblick einer leichteren Einführung des Faserlichtleiters vor
teilhaft.
Besonders gut bewährt hat sich ein Steckverbinder, bei dem die Kupplungsteile
aus Hartmetall und die darin eingesetzten Lagersteine Rubine oder Saphire
sind. Saphir/Rubin und Hartmetall (beispielsweise Hartmetall der
Zerspannungsanwendungsgruppe nach ISO K 10; Zusammensetzung: 92% WC; 2% TiC+TaC; 6% Co) weisen folgende Materialeigenschaften auf:
Wie die Daten aus vorstehender Tabelle zeigen, besitzt das Hartmetall eine
geringere Härte als Saphir/Rubin. Dies hat den Vorteil, daß die Lagersteine in
die Hälse eingepreßt werden können, ohne daß hierbei ein Verschleiß oder
Verzug der Lagersteine auftritt, die Lagersteine aber trotzdem ausreichend
fest gehalten werden. Dagegen ist der Ausdehnungskoeffizient von Saphir/Rubin
größer als das in der Tabelle angeführte Hartmetall K 10, was wiederum den
Vorteil bringt, daß unter Wärmeeinfluß die Lagersteine, insbesondere die
Kupplungs-Lagersteine, eine größere Längenausdehnung erfahren und somit
gewährleistet wird, daß die aneinanderstoßenden Kupplungs-Lagersteine zweier
Kuppungsteile auch bei Wärmeschwankungen aneinanderliegen. Dies gilt im
umgekehrten Sinne auch für tiefe Temperaturen. Eine sichere Verbindung zweier
Lichtleiter wird damit in Temperaturbereichen zwischen -50°C und +70°C
gewährleistet.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nach
folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. In
der Zeichnung zeigt
Fig. 1 zwei Kupplungsteile eines Steckverbinders und
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt eines der in Fig. 1 gezeigten
Kupplungsteile im Bereich der Lagersteine.
Zur Verbindung zweier Faserlichtleiter werden deren Enden in jeweils einem
Kupplungsteil 1 gehalten, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. In den Figuren
sind die Faserlichtleiter mit 2 bezeichnet und der den Faserlichtleiter 2
umgebende Isoliermantel mit 3, der im Endbereich der Faser entfernt ist. Die
Kupplungsteile 1 werden in einem nicht dargestellten Steckverbindergehäuse in
der in Fig. 1 gezeigten Anordnung gehalten.
Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, die den Endbereich eines Kupplungsteiles 1
zeigt, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, weist jedes Kupplungsteil 1 eine
Hülse 4, bevorzugt aus Hartmetall, auf, in der vier Lagersteine 5, 6 und 7,
und zwar einen Kupplungs-Lagerstein 5, einen Eingangs-Lagerstein 7 und zwei
Zwischen-Lagersteine 6, die zwischen dem Kupplungs-Lagerstein 5 und dem
Eingangs-Lagerstein 7 in die Hülse 4 eingefügt sind. Die einzelnen Lagersteine
5, 6 und 7 weisen in Richtung der Hülsen-Achse 8 verlaufende Kanäle 9 auf, die
fluchtend zueinander ausgerichtet sind. In diesen Kanal 9 sitzt der Faserlichtleiter
2 ein. In dem Ausführungsbeispiel sind die Lagersteine
zylindrische Segmente mit senkrecht zur Hülsen- bzw. Kanal-Achse 8 ver
laufenden Stirnflächen 10. Alle vier Lagersteine 5, 6, 7 stoßen mit ihren
jeweils einander zugekehrten Stirnflächen 10 vollflächig aneinander. Der
Eingangs-Lagerstein 7 ist auf seiner Einführseite 11
trichterförmig erweitert, um eine gute Einführung des Faserlichtleiters 2 in
den Kanal 9 beim Zusammenbau des Kupplungsteiles 1 zu gewährleisten. Der
Öffnungswinkel 12 der Erweiterung 13 beträgt etwa 60°C, wobei die Länge 14
dieser trichterförmigen Erweiterung 13 in Richtung der Achse 8 gesehen etwa
0,75 mm beträgt. Der Kupplungs-Lagerstein 5 ist derart in der Hülse 4
eingepreßt, daß seine freie Stirnfläche 15 über die stirnseitige Ebene 16 der
Hülse 4 geringfügig hinausragt. In der gezeigten Ausführungsform ragt die
Stirnfläche 15 um 0,1 mm über die stirnseitige Ebene 16 der Hülse 4 hinaus,
durch den Abstand 17 angedeutet. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, daß
die in einem Steckverbinder gehaltenen Kupplungsteile mit den Stirnflächen 15
der Kupplungs-Lagersteine 5 flächig zur Anlage kommen, während zwischen den
sich gegenüberliegenden Stirnflächen der Hülse 4 ein ringförmiger Zwischenraum
verbleibt, wie dies in Fig. 1 zu sehen ist. Mit den flächig aneinander
liegenden Stirnflächen 15 der Kupplungs-Lagersteine 5 gelangen auch die Enden
der Faserlichtleiter 2, die mit der Stirnfläche 15 abschließen, ebenfalls ohne
Zwischenraum gegenseitig zur Anlage. Diejenigen Randbereiche der Kanäle 9 der
Lagersteine 5, 6, 7, die an einen benachbarten Kanal 9 anschließen, sind
geringfügig, d. h. geringfügig im Vergleich zu der Erweiterung 13 des
Eingangs-Lagersteins 7 auf seiner Einführseite 11, erweitert, trichter- oder
tulpenförmig, um beim Einschub des Faserlichtleiters 2 in die Kanäle 9 im
Übergangsbereich zwischen zwei Lagersteinen eine widerstandslose Führung zu
gewährleisten. Der Faserlichtleiter 2 wird beispielsweise in dem Eingangs-
Lagerstein 7, bevorzugt im Bereich der Erweiterung 13, mit einem geeigneten
Klebemittel fixiert.
Die Hülse 4 hat eine Länge, die etwa der dreifachen Führungslänge der vier
Lagersteine 5, 6 und 7 in etwa entspricht. In dem nicht von den Lagersteinen
ausgefüllten Endabschnitt ist der Isoliermantel 3 des Faserlichtleiters 2
eingesetzt und befestigt.
Die in Fig. 1 an den Enden der Hülse 4 gezeigten Rinnen 18 dienen der
Befestigung der Kupplungsteile 1 in dem nicht dargestellten Gehäuse des Steck
verbinders, beispielsweise mittels einer Klammer.
Claims (12)
1. Kupplungsteil eines Steckverbinders für optische Faserlichtleiter, das
mindestens einen Eingangs-Lagerstein und einen Kupplungs-Lagerstein auf
weist, die aus einem synthetischen Werkstoff auf der Basis von Aluminium
oxid bestehen und die in einer Hülse gehalten sind sowie einen in Achs
richtung der Hülse verlaufenden Kanal aufweisen, wobei die Kanäle der
Lagersteine zur Aufnahme des optischen Faserlichtleiters fluchtend
zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagersteine
(5, 6, 7) mit ihren einander zugekehrten Stirnflächen (10) vollflächig
aneinanderstoßend in der Hülse (4) angeordnet sind, daß der Kupplungs-
Lagerstein (5) eine senkrecht zur Kanal-Achse (8) eben poliert verlaufende
freie Stirnfläche (15) aufweist und daß der Kupplungs-Lagerstein (5) mit
dieser Stirnfläche über die stirnseitige Ebene (16) der Hülse (4) hinaus
ragt.
2. Kupplungsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (9)
des Kupplungs-Lagersteins (5) wenigstens im Bereich, der über die stirn
seitige Ebene (16) der Hülse (4) hinausragt, einen konstanten, dem des
optischen Faserlichtleiters (2) angepaßten Querschnitt aufweist.
3. Kupplungsteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Stirnfläche (15) des Kupplungs-Lagersteins (5) zwischen 0,005 mm und 0,5 mm
über die stirnseitige Ebene (16) der Hülse (4) hinausragt.
4. Kupplungsteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche
(15) zwischen 0,01 mm und 0,2 mm über die Ebene (16) der Hülse (4) hin
ausragt.
5. Kupplungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens der Kanal (9) des Eingangs-Lagersteins (7) auf seiner
Einführseite (11) für den Faserlichtleiter (2) trichterförmig oder tulpen
förmig aufgeweitet ist.
6. Kupplungsteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (9)
über eine Länge von maximal 0,75 mm aufgeweitet ist.
7. Kupplungsteil nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Öffnungswinkel (12) der trichterförmigen Erweiterung (13) etwa 60°
beträgt.
8. Kupplungsteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal des
Kupplungs-Lagersteins (5) auf seiner dem Eingangs-Lagerstein (7) zuge
wandten Seite geringfügig aufgeweitet ist.
9. Kupplungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Eingangs-Lagerstein (7) und dem Kupplungs-Lagerstein (5)
mindestens ein Zwischen-Lagerstein (6) angeordnet ist, der mit seinen
Stirnflächen (10) vollflächig an den Stirnflächen (10) der benachbarten
Lagersteine (5, 7) anliegend angeordnet ist.
10. Kupplungsteil nach Anspruch 5 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal
(9) des Zwischen-Lagersteins (6) mindestens auf seiner dem Eingangs-
Lagerstein (7) zugewandten Seite geringfügig aufgeweitet ist.
11. Kupplungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lagersteine (5, 6, 7) aus synthetischen Rubinen oder Saphiren
bestehen.
12. Kupplungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hülse (4) aus Hartmetall besteht.
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