DE4208601A1 - Werkzeug zum bearbeiten der faserenden von kunststoff-lichtwellenleitern (lwl) - Google Patents

Description

Lichtwellenleiter (LWL) dienen der schnellen und störsicheren Übertragung von Daten in der Nachrichten- und Steuerungstechnik. Hierzu werden die Daten in einen Pulscode gewandelt und über eine Sendediode als Licht-Impulskette durch den LWL hindurchgetaktet. Der Empfänger registriert die ankommende Impulsfolge, decodiert sie, und verarbeitet sie weiter.

Für Anwendungen mit kurzen Übertragungswegen bis zu höchstens 100 m, z. B. als Feldbus für Werkzeugmaschinen-Steuerungen oder in Kraftfahrzeugen, werden preisgünstige Kunststoff-LWL verwendet. Diese besitzen eine glasklare, beschichtete Faser von 0,5 oder 1 mm Durchmesser aus PMMA (Polymethylmethacrylat) und einen Schutzmantel aus PVC oder PE (Polyäthylen).

In den zahlreichen gesteckten oder geschraubten Anschlüssen und Leitungsverbindern solcher Systeme werden die abgemantelten, glatt geschnittenen LWL-Faserenden genau fluchtend einander gegenüber positioniert, wobei je nach Abstand, Winkel, Glätte und Sauberkeit der Endflächen mehr oder weniger Lichtleistung zwischen den Endflächen verlorengeht.

Die Dämpfung in solchen Kunststoff-LWL über eine Distanz von 10 m oder über eine Steckverbindung beträgt etwa 3 dB, das entspricht dem Halbieren der gesendeten Lichtleistung. Jeder LWL-Verbinder verkürzt die mögliche Leiterlänge um etwa 10 m.

Hierzu ein Zahlenbeispiel: Insgesamt 15 dB zulässiger Dämpfung können durch 2 Steckverbinder und 30 m Leitung oder auch durch 4 Steckverbinder und nur 10 m Leitung erschöpft werden.

Durch Verbesserung der Steckverbinder von 3 auf nur 2 dB Dämpfung kann die Leitung von 10 auf 20 m verlängert werden.

Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt ist die Erschütterung, der die Ausrüstung von Maschinen und Fahrzeugen im Betrieb dauernd ausgesetzt wird. Hierbei entstehen am LWL-Ende Ermüdungsbrüche, wenn die Faser beim Abmanteln beschädigt worden ist.

Die perfekte Ausführung der zahlreichen LWL-Verbinder ist für die Modulbauweise moderner Kraftfahrzeuge und Maschinensteuerungen entsprechend wichtig. Sie entscheidet über Funktion und Verfügbarkeit dieser Anlagen.

Beschreibung der bisherigen Arbeitsweise

Zum Konfektionieren eines LWL-Verbinders wird das Leitungsende mit einem scharfen Messer auf die richtige Länge abgemantelt. Hierbei darf die empfindliche Faserbeschichtung keinesfalls verkratzt oder gar ringförmig eingekerbt werden, weil dies die Dämpfung der Verbindung vergrößern und ihre Rüttelfestigkeit beeinträchtigen würde. Mit Rotlicht und Lupe wird die Faser nach solchen Verletzungen abgesucht, ehe die Bearbeitung des Faserendes beginnt.

Mit Schleifpapieren zunächst grober, dann feinerer und feinster Körnung, wird die Faser-Endfläche genau rechtwinklig geschliffen, bis die Inspektion durch eine starke Lupe ein makelloses Bild ergibt.

Schließlich erfolgt die Glättung der verbliebenen, gegen das Festsetzen von Schmutz empfindlichen Rauhtiefe durch Politur auf einer geschliffenen Stahl- oder einer harten Kunststoff- Oberfläche.

Das so präparierte Faserende wird nach der abschließenden Inspektion und Reinigung in den Steckverbinder eingeführt und dort je nach Stecksystem verklebt, gecrimpt oder durch Klammern befestigt.

Dieses für hohe Anforderungen übliche Verfahren erfordert für jedes Faserende 10 bis 20 Minuten sorgfältiger Arbeit und ermöglicht eine Dämpfung von 3, bestenfalls 2,5 dB.

Beschreibung des erfindungsgemäßen Werkzeuges

Das vorgeschlagene Werkzeug ersetzt die vorstehend beschriebene mechanische Bearbeitung der LWL-Faserenden durch eine thermische. Es bestellt aus den beiden, in Bild 1 und Bild 2 gezeigten Teilen.

Teil 1, der Lötkolbeneinsatz (Bild 1), besitzt ein etwa 0,5 mm dickes poliertes Edelstahlblech 11, das in die Spitze 12 eines handlichen, mit Temperaturregelung ausgerüsteten Lötkolbens eingesetzt und mit derselben hart verlötet oder anders verbunden ist.

Das Edelstahlblech 11 hat an seiner Spitze eine schmale, konische, gut abgerundete Nute 13 zum ringförmigen Einkerben bzw. Einschmelzen des LWL-Schutzmantels.

Dem Abschmelzen und Glätten der Faserenden dient die Schneide 14. Schneide und Nutkehle sind vollkommen glatt poliert und besitzen keine scharfen Kanten.

Durch die Form des Lötkolbeneinsatzes 1 mit dem größeren Abstand der Nute 13 von der Heizung des Lötkolbens wird sichergestellt, daß die Nute 13 zwar die zum Schmelzen des LWL-Schutzmantels aus PVC oder PE erforderliche Temperatur von etwa 100 Grad Celsius erreicht, aber nicht den Schmelzpunkt der PMMA-Faser.

Die Schneide 14 hingegen wird infolge ihres kürzeren Abstandes von der Lötkolbenheizung auf etwa 200 bis 240 Grad Celsius aufgeheizt, so daß ein völlig glatter Schnitt der bei etwa 120 Grad Celsius schmelzenden PMMA-Faser erzielt wird.

Teil 2, die Lochleiste (Bild 2), aus einem Kunststoff- oder Hartholzteil 21 mit einer völlig ebenen polierten Edelstahlsohle 22 besitzt für das Abstreifen des mit der Lötkolbenspitze 1 vorher ringförmig eingekerbten LWL-Schutzmantels den diesen gut zentrierenden konischen Einschnitt 23 und die hierzu genau fluchtende, dem LWL-Faserdurchmesser entsprechende konische Nute 24 in der Stahlsohle 22.

Die unterschiedlich tief eingesenkten Bohrungen 25, 26 und 27 ermöglichen mit Hilfe der Schneide 14 am Lötkolbeneinsatz 1 das Abschneiden der Faserenden auf die genaue, für den LWL- Verbinder erforderliche Länge, und im gleichen Arbeitsgang wird die perfekte glatte und rechtwinklige Präparation des Faserendes erzielt.

Die in Bild 3 gezeigte, alternative, einfacher herzustellende Ausführung der Lochleiste verzichtet auf das Abmanteln mit Hilfe der Nute 13 am Lötkolbeneinsatz 1 und des Einschnittes 23 an der Lochleiste 2.

Hierdurch kann die Stahlsohle 22 im Bild 3 entfallen. Die Bohrungen 25, 26, und 27 werden dort als Durchgangslöcher ausgeführt und durch verschieden lange eingepreßte Metallröhrchen 35, 36 und 37 ergänzt.

Beschreibung der erfindungsgemäßen Arbeitsweise

Die Leitung wird nach dem Abschneiden entsprechend Bild 4 in die Nute 13 der ausreichend vorgeheizten Lötkolbenspitze 1 eingelegt und unter sanftem Druck etwas gedreht.

Hierbei schmilzt der Schutzmantel und wird ringförmig bis an die Faser eingekerbt.

Anschließend wird das LWL-Ende entsprechend Bild 5 so in den Einschnitt 23 des Werkzeuges 2 hineingedrückt,daß die ringförmige Einkerbung des Schutzmantels in der Nute 24 und das Leitungsende im Einschnitt 23 der Lochleiste liegt.

Bei dieser Prozedur und beim nachfolgenden Abziehen des Schutzmantels in Pfeilrichtung schützt die sichere Zentrierung des Mantels im Einschnitt 23 die Faserhaut vor Berührung und Beschädigung durch die Nutkante 24 in der Stahlsohle 22.

Jetzt wird das Faserende entsprechend Bild 6 bis zum Anschlag in die zum Steckverbinder passende Bohrung 25, 26 oder 27 der Lochleiste 2 hineingeschoben.

Die heiße Schneide 14 des Lötkolbeneinsatzes 1 wird bündig an die Stahlsohle 22 angelegt und dann langsam und ohne Druck durch das aus der Stahlsohle austretende Faserende hindurchgeführt.

Mit einem sauberen Leinenlappen wird das aus der Stahlsohle austretende Faserende kräftig abgewischt und alle Schmelzreste müssen gründlich entfernt werden.

Auch die Schneide 14 des Lötkolbeneinsatzes 1 wird sofort nach jedem Schnitt gereinigt.

Das Faserende wird noch in der Lochleiste 2 mit und ohne Lichtaustritt durch eine stark vergrößernde Lupe genau inspiziert. Die weitere Konfektionierung hängt von der Art des verwendeten Steckverbinders ab.

Die beschriebene Arbeitsweise ermöglicht bei einem Arbeitsaufwand von höchstens 30 Sekunden perfekt glatte und gegen Vibration und Schmutz wenig empfindliche LWL-Verbindungen mit einer Dämpfung von etwa 2,5 dB.

Claims (5)

1. Werkzeug zum Bearbeiten der Faserenden von Kunststoff-Lichtwellenleitern (LWL), bestehend aus einem Lötkolbeneinsatz (1) und einer Lochleiste (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Lötkolbeneinsatz (1) eine polierte Schnittkante (14) höherer Temperatur zum glatten Abschmelzen der LWL-Fasern und eine konische Nute (13) niederer Temperatur zum ringförmigen Einkerben des LWL-Schutzmantels besitzt, wobei dieses Temperaturgefälle durch die Form des Werkzeuges und den verschieden großen Abstand der Schnittkante (14) und der Nute (13) von der Heizwicklung des Lötkolbens bewirkt wird.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lötkolbeneinsatz (1) in Verbindung mit verschiedenen handelsüblichen Lötkolben, vorzugsweise mit Temperaturregelung, verwendet werden kann.

3. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochleiste (2) aus Holz oder Kunststoff eine Anzahl verschieden tief eingesenkter Bohrungen (25, 26, 27) zur einfachen und genauen Anpassung der abgemantelten Faserlänge an unterschiedliche LWL-Verbinder besitzt.

4. Werkzeug nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die LWL-Faser beim Abschmelzen mittels Löteinsatz (1) an der Lochleiste (2) durch den gut wärmeleitenden Werkstoff der Lochleiste (2) oder durch eine Metallsohle (22) oder durch Metallröhrchen (35, 36, 37) eng umschlossen und so gut gekühlt wird, daß die Faser durch die heiße Schnittkante glatt und genau abgetrennt werden kann, ohne daß die für die Lichtleitung wesentliche Faserbeschichtung hierbei schmilzt oder pilzartig erweitert wird.

5. Werkzeug nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Einschnitt (23) in der Lochleiste (2) mit dem Durchmesser des LWL-Schutzmantels diesen beim Hineindrücken und beim Abmanteln so gut zentriert, daß die empfindliche LWL-Faser in der engen Nute (24) in der Metallsohle (22) der Lochleiste nicht beschädigt werden kann.