DE4242127C2 - Einrichtung zum Schleifen der freien Stirnfläche von Anschlußstücken für optische Fasern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schleifen der freien Stirnfläche von Anschlußstücken für optische Fasern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Anschlußstücke finden beispielsweise für Lichtleiterverbindungen in Lichtleiter-Kommunikationsschaltkreissystemen Anwendung.

Eine solche Einrichtung ist aus der US 4 979 334 bekannt und wird nachfolgend anhand der Fig. 5 insoweit erläutert, wie dies für die Erfindung von Bedeutung ist. Fig. 5 zeigt eine geschnittene Vorderansicht der Schleifeinrichtung, wobei insbesondere die Anordnung einer Halterbaugruppe zum Halten eines mit einer optischen Faser 32 verbundenen Anschlußstücks 31 und eines Schleifwerkzeugs 36 dargestellt ist.

Das Anschlußstück 31 mit der optischen Faser 32, eingepaßt in eine zentrale Öffnung des Anschlußstücks 31, ist in eine Paßöffnung 34 eingeführt, die durch einen runden, scheibenförmigen Halter 33 in dessen Mittelteil gebohrt ist. Ein Außengewindeabschnitt ist auf einem Ansatz 38 vorgesehen, der sich vom Halter 33 nach oben erstreckt. Nachdem das Anschlußstück 31 durch die Paßöffnung 34 gesteckt worden ist, sitzt ein Flanschabschnitt des Anschlußstücks 31 fest auf der oberen Fläche des Ansatzes 38, wodurch eine Bezugslänge H bestimmt wird, und zwar auf der Basis der Einstecktiefe des Anschlußstückes 31. Sodann wird das Anschlußstück 31 fest auf dem Halter 33 montiert, indem man den Flanschabschnitt des Anschlußstückes 31 nach unten drückt, und zwar durch Gewindeeingriff eines mit Innengewinde versehenen Abschnitts einer Kupplungsmutter 35 in den Außengewindeabschnitt des Ansatzes 38.

Die Bezugslänge H des Anschlußstücks 31 wird so bestimmt, daß die vordere Stirnfläche des Anschlußstücks 31 nach unten über die untere Fläche des Halters 33 etwa um 0,1 bis 0,2 mm vorsteht.

Um die vordere Stirnfläche des Anschlußstücks 31 zu schleifen, wird das Schleifwerkzeug 36 auf die obere Fläche einer Grundplatte 37 aus Glas oder synthetischem Gummi geklebt.

In der Regel wird der Schleifprozeß in drei Schritten durchgeführt, nämlich in einem Grobschliffschritt mit Schleifkörnern, die jeweils eine Größe von etwa 15 µm haben, einem Mittelschliffschritt mit Schleifkörnern, die jeweils eine Größe von 3 µm haben, und einem Feinschliffschritt mit Schleifkörnern, die jeweils eine Größe von 0,5 bis 1 µm haben.

Der Schleifvorgang wird dadurch bewirkt, daß man den Halter 33 entlang einer bogenförmigen Bahn bewegt, während die untere Fläche des Halters 33 in enge Berührung mit der Arbeitsfläche des Schleifwerkzeugs 36 gebracht wird.

Der erste Schritt des Grobschliffs ist abgeschlossen, wenn die vordere Stirnfläche des Anschlußstücks 31 mit der unteren Fläche des Halters 33 fluchtet. Aus diesem Grunde kann jedoch der nächste Schritt des Mittelschliffs nicht mehr ohne weiteres durchgeführt werden, da nämlich das Anschlußstück 31 nicht mehr unten über die untere Fläche des Halters 33 vorsteht. Um den Mittel- und den Feinschliff durchführen zu können, ist daher ein Satz von Haltern 33 vorgesehen, nämlich drei Halter, die jeweils eine unterschiedliche Referenzhöhe H besitzen, so daß für jede Schleifoperation eine bestimmte Länge des Anschlußstücks 31 zur Verfügung steht.

Nach Abschluß einer Schleifoperation wird also der gegenwärtige Halter in umständlicher und zeitaufwendiger Weise durch einen anderen Halter mit unterschiedlicher Referenzlänge H ersetzt, der seinerseits mit dem Anschlußstück ausgerüstet wird, welches dem gegenwärtigen Halter entnommen worden ist.

Insbesondere dann, wenn eine Mehrzahl von Anschlußstücken gemeinsam auf einem Halter montiert werden, um die vorderen Stirnflächen der Anschlußstücke gleichzeitig zu schleifen, können, bedingt durch den Austausch der Halter an den Werkstücken, maßliche Fehler auftreten und sich damit die Qualität der Schleifoperation verschlechtern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der das Grob-, Mittel- und Feinschleifen rascher durchgeführt werden kann bei gleichzeitig verbesserter Maßgenauigkeit der bearbeiteten Werkstücke.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Einrichtung nach der Erfindung die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 auf.

Dabei ist zu berücksichtigen, daß Abstandsringe aus Quarzglas für sich bereits bekannt sind (DE 81 19 834 U1), ebenso wie Einsätze aus hochabriebfestem Material (US 45 39 766).

Im Gegensatz zu der bekannten Einrichtung gemäß Fig. 5 entfällt das Erfordernis, eine Mehrzahl von Haltern vorzubereiten, von denen jeder für jeden Schleifschritt eine unterschiedliche Referenzhöhe besitzt. Ferner entfällt das Erfordernis, den gegenwärtigen Halter nach Abschluß der vorausgegangenen Schleifoperationen gegen einen anderen auszutauschen. Anders ausgedrückt, können sämtliche Schleifoperationen mit nur einem einzigen Halter durchgeführt werden.

Folglich stellt die Erfindung aufgrund der leichter und schneller auswechselbaren Grundplatten mit den Schleifwerkzeugen sicher, daß jede Schleifoperation mit geringeren Werkzeugkosten und verminderter Bearbeitungszeit durchgeführt werden kann. Insbesondere dann, wenn zehn oder mehr Anschlußstücke gleichzeitig geschliffen werden sollen, während sie von einem einzigen Halter getragen werden, läßt sich ein bemerkenswerter wirtschaftlicher Effekt mit der Einrichtung nach der Erfindung erzielen. Eine weitere vorteilhafte Wirkung besteht darin, daß die vordere Stirnfläche jeder optischen Faser stetig mit hoher Qualität geschliffen wird.

Die Patentansprüche 2 und 3 kennzeichnen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 ein charakteristisches Diagramm für das Verhältnis zwischen der Härte einer Grundplatte, die sich für eine erfindungsgemäße Schleifeinrichtung eignet, und dem Maß der Verwerfung der Grundplatte, hervorgerufen dadurch, daß die vordere Stirnfläche eines Anschlußstücks gegen die Grundplatte der Schleifeinrichtung gedrückt wird,

Fig. 2 eine geschnittene Vorderansicht durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schleifeinrichtung,

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch ein mit der erfindungsgemäßen Einrichtung geschliffenes Anschlußstück, wobei insbesondere durch schematische Linien die Schnittkontur der vorderen Stirnfläche des Anschlußstücks nach Abschluß jeder Schleifoperation dargestellt ist,

Fig. 4 eine geschnittene Vorderansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Schleifeinrichtung.

Fig. 1 ein charakteristisches Diagramm für das Verhältnis zwischen der Härte einer Grundplatte, die sich für eine erfindungsgemäße Einrichtung eignet, und dem Maß der Verwerfung der Grundplatte, welche sich ergibt, wenn die vordere Stirnfläche eines mit einer optischen Faser verbundenen Anschlußstücks gegen die Grundplatte der Schleifeinrichtung gedrückt wird.

Die Ordinate des Diagramms gibt das Ausmaß der Verwerfung der Grundplatte in µm wieder, während auf der Abszisse die Härte der Grundplatte als Shore-Härte Hs aufgetragen ist. In der Praxis wurden die Testbedingungen so bestimmt, daß jedes Anschlußstück einen Außendurchmesser von 2 mm an seinem vorderen Ende aufwies, wobei als Material für die Grundplatte ein thermoplastisches Elastomer auf Polyvinylbasis verwendet wurde.

Wie aus dem Diagramm ersichtlich, wird die Grundplatte, sofern sie eine Härte von beispielsweise Hs 65 aufweist, um einen Betrag von 60 µm verworfen.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die die Struktur einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schleifeinrichtung zeigt, wobei jede Schleifoperation bei dieser Vorrichtung manuell durchgeführt wird.

Ein mit einer optischen Faser verbundenes Anschlußstück 9 ist durch eine Paßöffnung 2 eines runden, scheibenförmigen Halters 10 derart hindurchgesteckt, daß sich ein Flanschabschnitt des Anschlußstücks 9 unbeweglich auf der oberen Stirnfläche eines Ansatzes 11 abstützt. Letzterer ragt vom Halter 10 nach oben. Das Anschlußstück 9 wird also fest auf dem Halter 10 gehalten, und zwar mittels seines Flanschabschnitts unter Gewindeeingriff eines Innengewindeabschnitts einer Kupplungsmutter 3 mit einem Außengewindeabschnitt des Ansatzes 11 des Halters 10.

Ein Abstandsring 1, geformt aus abriebfestem Material, wie beispielsweise Hartmetall, Aluminiumoxid od. dgl., ist fest an der Unterfläche des Halters 10 angeordnet.

Ein Schleifwerkzeug 5 ist auf eine Grundplatte 4 der Schleifeinrichtung aufgeklebt. Die Härte der Grundplatte 4 wird wahlweise bestimmt in Abhängigkeit von der Härte und der Größe der Schleifkörner, die auf dem Schleifwerkzeug 5 haften.

Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ragt das vordere Ende des Anschlußstücks 9 nach unten um einen Abstand von 0,1 bis 0,15 mm über die untere Fläche des Abstandsringes 1 hinaus, um ein Bezugsmaß H zu definieren.

Jede Schleifoperation wird so durchgeführt, daß die untere Fläche des Halters 10 in enge Berührung mit der oberen Fläche des Schleifwerkzeugs 5 kommt, um letzteren am Halter 10 reiben zu lassen, wenn sich die Grundplatte 4 um ihre nicht dargestellte Mittelachse dreht. Da das Maß der Verwerfung der Grundplatte 4, hervorgerufen beim Abwärtsdrücken der vorderen Stirnfläche des Anschlußstückes 9, in umgekehrtem Verhältnis zur Härte der gerade eingesetzten Grundplatte 4 ansteigt, nimmt die Abriebmenge am vorderen Endteil des Anschlußstückes 9, erzeugt durch das Schleifwerkzeug 5, gegenläufig ab.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Schleifeinrichtung solche Eigenschaften hat, daß der Absolutwert, der die durch die Schleifoperation erzielte Abriebmenge wiedergibt, konstantgehalten wird, da er definitiv bestimmt wird durch den Außendurchmesser des Anschlußstücks 9, das Maß, um das die vordere Stirnfläche des Anschlußstückes nach unten vorspringt, und die Härte der Grundplatte 4. Die genannte Abriebmenge wird im Laufe der Zeit abgearbeitet, ohne daß die Möglichkeit zu einer weiteren Erhöhung der Abriebmenge besteht, unabhängig davon, wie lange die Schleifoperation dauert.

Fig. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Schnittansicht, die als Beispiel eine Schnittkontur des Anschlußstückes 9 nach Abschluß einer Schleifoperation an seiner vorderen Stirnfläche darstellt, und zwar durchgeführt mit der Einrichtung gemäß Fig. 2.

Die Linie A in Fig. 3 zeigt die Schnittkontur des Anschlußstücks 9 vor Beginn der Schleifoperation. Wie aus der schematischen Linie A ersichtlich, ist die vordere Stirnfläche des Anschlußstückes 9 rund um ihre Umfangskante herum abgeschrägt.

Die Linie R zeigt eine Schnittkontur der vorderen Stirnfläche des Anschlußstücks 9, nachdem dieses unter Einsatz eines Schleifwerkzeugs mit grünem Karborund geschliffen worden ist, und zwar mit einer für einen Grobschliff geeigneten Grundplatte von der Härte Hs 65, wobei jedes Schleifkorn eine Größe von 15 µm besaß. Insbesondere zeigt die Linie R denjenigen Zustand, in dem die vordere Stirnfläche des Anschlußstücks 9 sphärisch um einen Betrag von 0,085 mm, gemessen von der Ausgangsposition aus, geschliffen worden ist, bis der nach unten über die untere Fläche des Halters 10 vorspringende Teil des Anschlußstücks 9 eine Höhe von 0,06 mm aufwies, und zwar bei einem Krümmungsradius von etw 7,5 mm.

Die Linie M zeigt eine Schnittkontur der vorderen Stirnfläche des Anschlußstücks 9, wenn es mit einem Dia­ mant-Schleifwerkzeug geschliffen worden ist, wobei die für einen Mittelschliff geeignete Grundplatte eine Härte von Hs 70 aufweist und jedes Schleifkorn eine Größe von 3 µm besitzt. Insbesondere zeigt die Linie M denjenigen Zustand der vorderen Stirnfläche des Anschlußstücks 9, in dem dieses auf eine Höhe von 0,033 mm sphärisch geschliffen worden ist, und zwar mit einem Krümmungsradius von etwa 14,3 mm. In diesem Falle gibt die Differenz von 0,027 mm zwischen der Höhe von 0,06 mm nach dem Grobschliff der vorderen Stirnfläche des Anschlußteils 9 und der Höhe von 0,03 mm nach dem Mittelschliff dasjenige Maß der Schleifoperation wieder, welches während des Mittelschliffs erzielt wird.

Die Linie F zeigt eine Schnittkontur der vorderen Stirnfläche des Anschlußstückes 9, wenn dieses mit einem Diamant-Schleifwerkzeug geschliffen worden ist, wobei eine für einen Feinschliff geeignete Grundplatte die Härte Hs 85 aufwies und jedes Schleifkorn eine Größe von 0,025 µm besaß. Insbesondere zeigt die Linie F, daß die vordere Stirnfläche des Anschlußstücks 9 sphärisch auf eine Höhe von 0,024 mm geschliffen worden ist, und zwar bei einem Krümmungsradius von etwa 22 mm.

Die Linie G zeigt außerdem den Fall, daß eine Glasplatte als Grundplatte für einen Feinschliff verwendet worden ist. In diesem Falle ist die untere Stirnfläche des Anschlußstücks 9 bis auf eine Höhe abgeschliffen, die mit der unteren Fläche des Halters 10 fluchtet.

Wie aus der Beschreibung der manuellen Schleifoperation ersichtlich, kann auch dann, wenn ein für die Schleifeinrichtung geeigneter Halter zehn oder mehr zu schleifende Anschlußstücke aufnimmt, davon ausgegangen werden, daß die untere Fläche des Halters ständig mit der oberen Fläche des Schleifwerkzeugs 5 in Berührung gebracht wird.

Fig. 4 zeigt einen Teilschnitt einer Schleifeinrichtung nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei eine Mehrzahl von Anschlußstücken 18 in einem Halter 16 gehalten werden.

Im einzelnen ist ein Abstandsring 17 aus abriebfestem Material mit dem runden, scheibenförmigen Halter 16 verbunden, und zwar rund um dessen Umfangsbereich. Der Halter 16 weist entlang seines Umfangsbereichs innerhalb des Abstandsringes 17 eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 15 auf, in die eine entsprechende Anzahl von Anschlußstücken 18 eingesteckt werden kann. Da ein Flanschabschnitt jedes Anschlußstückes 18 unbeweglich auf die obere Fläche eines Ansatzes 14, der sich vom Halter 16 aus nach oben erstreckt, aufgesetzt ist, während das Anschlußstück 18 in die Durchgangsöffnung 15 eingeführt ist, wird das Einsteckmaß des Anschlußstückes 18 limitativ begrenzt. Während diese Position beibehalten wird, wird ein Innengewindeabschnitt einer Kupplungsmutter 13 auf einen Außengewindeabschnitt des Ansatzes 14 aufgeschraubt, um den Flanschabschnitt jedes Anschlußstücks 18 mittels der Kupplungsmutter 13 fest nach unten zu drücken. Auf diese Weise kann eine Mehrzahl von Anschlußstücken 18 fest mit dem Halter 16 verbunden werden.

Die vordere Stirnfläche jedes Anschlußstücks 18 ragt nach unten über die untere Fläche des Abstandsringes 17 um 0,1 bis 0,5 mm vor.

Eine zylindrische Nabe 12 steht aufrecht in der Mitte auf dem Halter 16, wobei der Außenring 29 eines Kugelgelenks 20, 29 in der Nabe 12 angeordnet ist.

Eine Durchgangsöffnung 20a führt durch den Innenring 20 des Kugelgelenks 20, 29 hindurch, so daß der Innenring 20 schwenkbar gegenüber dem in der Nabe 12 gehaltenen Außenring 29 ist.

Ein Tragarm 22 ist fest an einem bestimmten nicht dargestellten Abschnitt der Schleifeinrichtung befestigt, und eine Führungsöffnung 24 ist durch den vorderen Endteil des Tragarms 22 hindurchgebohrt. Eine Haltewelle 23 ist in die Führungsöffnung 24 eingesetzt, wo sie durch Anziehen einer Stiftschraube 22a fixiert wird. Ferner ist die Haltewelle 23 mit ihrem vorderen Endabschnitt 23a fest in die Durchgangsöffnung 20a eingepaßt.

Eine Nut 25 ist auf der Unterseite des Vorderendes des Tragarms 22 ausgebildet, und zwar derart, daß ein Sperrstift 21, der sich von der Nabe 12 nach außen erstreckt, in die Nut 25 eingreift, um den Halter 16 an Drehbewegungen um seine zur Arbeitsfläche des Schleifwerkzeugs 27 senkrechte Achse zu hindern.

Andererseits wird ein Drehtisch 26 durch einen nicht dargestellten Antrieb in Drehung versetzt. Eine Grundplatte 28 mit einem aufgeklebten Schleifwerkzeug 27 ist zu ihrer Drehung auf die obere Fläche des Drehtisches 26 aufgesetzt. Die Grundplatte 28 wird immer dann, wenn eine Schleifoperation abgeschlossen ist, durch eine neue ersetzt.

Auf die Grundplatte 28 wird über den Halter 16 in der mit einem Pfeil markierten Richtung ein Schleifdruck ausgeübt, und zwar durch einen nicht dargestellten Mechanismus. Es sei hinzugefügt, daß die Halterbaugruppe, die den Halter 16 und die zugehörigen Komponenten umfaßt, derart konstruiert ist, daß sie aus der dargestellten Arbeitsposition gegenüber der Grundplatte 28 zurückgezogen werden kann, wenn letztere durch eine neue ersetzt wird.

Obwohl sich bei einer solchen Konstruktion das Schleifwerkzeug 27 bei Drehen in Umfangsrichtung wellt, kann immer eine Schleifoperation, bei der der Halter 16 zuverlässig in enge Berührung mit dem Schleifwerkzeug 27 gebracht wird, durchgeführt werden, da der Halter 16 korrekt den Wellenbewegungen des Schleifwerkzeugs 27 folgen kann, indem er um den Mittelpunkt P des Kugelgelenks 20, 29 schwenkt.

Claims (3)

1. Einrichtung zum Schleifen der freien Stirnfläche mindestens eines mit einer optischen Faser verbundenen Anschlußstücks, wobei die Stirnfläche des Anschlußstücks schrittweise entlang einer bogenförmigen Bahn von einem einen elastischen Schleifkörnerträger aufweisenden Schleifwerkzeug geschliffen wird, das an einer elastischen, drehangetriebenen Grundplatte befestigt ist, mit einem Halter für das Anschlußstück mit der optischen Faser, dadurch gekennzeichnet,
daß der Halter (10; 16) einen Abstandsring (1; 17) aus abriebfestem Material aufweist, der fest an der dem Schleifwerkzeug (5; 27) zugekehrten Unterfläche des Halters (10; 16) angeordnet ist, daß zum Grob-, Mittel- und Feinfschleifen drei Grundplatten (4; 28) mit unterschiedlicher Härte vorgesehen sind, wobei die zweite, für den Mittelschliff vorgesehene Grundplatte eine Härte aufweist, die größer ist als die der ersten, für den Grobschliff vorgesehenen Grundplatte und die dritte, für den Feinschliff vorgesehene Grundplatte eine Härte aufweist, die größer ist als die der zweiten Grundplatte, und
daß die Korngröße der an den Grundplatten (4; 28) befestigten Schleifwerkzeuge (5; 27) unterschiedlich ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen beweglichen Tragarm (22) für den Halter (10; 16), um letzteren nach Abschluß jeder Schleifoperation aus dem Bereich der Grundplatte (4; 28) entfernen und die Grundplatte durch eine andere ersetzen zu können.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (16) am Tragarm (22) über ein Kugelgelenk (20, 29) befestigt und mittels eines Sperrstifts (21) gegen Verdrehen um seine zur Arbeitsfläche des Schleifwerkzeugs (27) senkrechte Achse gesichert ist.