DE69112489T2

DE69112489T2 - Endstück einer optischen Faserverbindung und Verfahren zu dessen Herstellung.

Info

Publication number: DE69112489T2
Application number: DE69112489T
Authority: DE
Inventors: Norihide Kawanami; Yoshikazu Kozu; Kinjiro Okada
Original assignee: Hirose Electric Co Ltd
Current assignee: Hirose Electric Co Ltd
Priority date: 1990-05-16
Filing date: 1991-05-14
Publication date: 1996-02-08
Anticipated expiration: 2011-05-15
Also published as: EP0457282B1; JPH0420904A; CA2042793A1; EP0457282A2; EP0457282A3; JP2855466B2; DE69112489D1; US5113465A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Anschlußstücke für eine optische Faserverbindung, die der festen Verbindung von Schnüren oder Kabeln optischer Fasern in einem Zwischenstück für Kommunikationssysteme, Datenübertragungssysteme und andere optische Einrichtungen dient.
Aus US-A-4,300,815 ist eine Steckerabschlußarmatur für optische Monofasern bekannt, die einen verformbaren Zylinder umfaßt, der um die Faser herum angeordnet ist. Auf den Zylinder wirken Kräfte, die in vier senkrechten Richtungen ausgeglichen werden und auf eine flexible Hülle übertragen werden, die die Monofaser umhüllt. Das heißt, es sind vier Backen in Form von Zylindern mit kreisförmigem Querschnitt vorhanden, wobei die Stifte parallel zu einer Mittelachse der Zylinder und in gleichem Abstand dazu angeordnet sind, so daß ein Aufnahmekanal für die Monofaser und ihre Hülle gebildet wird.
Bei Übertragungsleitungen aus optischen Fasern stellt die Verbindung zwischen optischen Fasern einen wichtigen Punkt dar. Die Verbindung optischer Fasern erfordert eine genaue Ausrichtung der optischen Fasern. Optische Fasern bestehen aus Glas und haben einen Durchmesser von 100 um. Es bestehen zwei Anforderungen an die Anschlußstücke; sie müssen die optischen Fasern schützen und verstärken und die optischen Fasern mit hoher Genauigkeit in der Größenordnung von Mikrometern aufeinander ausrichten.
Um diese Anforderungen zu erfüllen, ist ein Anschlußstück für eine optische Faserverbindung, wie es in Figur 24 dargestellt ist, vorgeschlagen worden. Dieses Anschlußstück enthält einen Anschlußkörper 40, der aus Zirconiumdioxid-Keramik besteht.
Der Anschlußkörper 40 wird hergestellt, indem ein Anschlußkörper, der etwas größer ist als das Enderzeugnis, geformt wird, selbiger bei hohen Temperaturen gesintert wird und eine Aufnahmeöffnung 41 mit einem Wickeldraht oder dergleichen auf die gewünschte Größe geschliffen wird. Der Anschlußkörper 40 wird dann in ein Halteelement 42 preßgepaßt.
Es ist jedoch sehr schwierig, einen langen Kernstift der Form für die Aufnahmeöffnung 41 herzustellen, so daß es sehr schwierig ist, eine dünne, lange Aufnahmeöffnung 41 herzustellen, die länger ist als 10 mm. Aus diesem Grund ist die Festigkeit einer an die herkömmliche Aufnahmeöffnung 41 geklebten, optischen Faser so gering, daß das Enderzeugnis nicht zuverlässig ist.
Die Zirconiumdioxid-Keramikmaterialien machen das Sintern bei hohen Temperaturen erforderlich, wodurch das Herstellungsverfahren komplex und schwierig wird, was zu einer geringen Ausbeute führt. Darüber hinaus weisen dünne Anschlußstücke mit einem Durchmesser zwischen 1,0 und 1,5 mm geringe Biegefestigkeit auf und brechen beim Verbinden und Lösen leicht.
Auch wenn das Anschlußstück aus einem Metall besteht, ist es außerordentlich schwierig, eine dünne, lange Aufnahmeöffnung in dem Anschlußstück herzustellen. Darüber hinaus sind der Anschlußkörper 40 und das Halteelement 42, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen, nicht kompatibel und können beim Zusammendrücken brechen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Anschlußstück für eine optische Faserverbindung zu schaffen und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Anschlußstücks für eine optische Faserverbindung zu schaffen.
Die obenstehende Aufgabe wird mit dem Gegenstand von Anspruch 1 erfüllt und wird hinsichtlich des Verfahrens mit dem Gegenstand von Anspruch 5 erfüllt.
Weitere Verbesserungen und bevorzugte Ausführungen sind in den eingereichten Unteransprüchen definiert.
Die Erfindung wird ausführlicher unter Bezugnahme auf Ausführungen beschrieben, die in den Zeichnungen dargestellt sind, wobei:
Figur 1 eine Perspektivansicht einer optischen Faserverbindung mit einem Anschlußstück gemäß einer Ausführung der Erfindung ist;
Figur 2 eine Perspektivansicht des Anschlußstücks in Fig. 1 ist;
Figur 3 ein Längsschnitt durch das Anschlußstück in Figur 1 ist;
Figur 4 eine Hinteransicht des Anschlußstücks in Figur 1 ist;
Figur 5 eine Vorderansicht eines Anschlußkörpers des Anschlußstücks in Figur 1 ist;
Figur 6 eine Perspektivansicht ist, die darstellt, wie ein Stift für die Herstellung des Anschlußstücks in Figur 1 geschliffen wird;
Figur 7 zeigt, wie ein Rohr zur Herstellung einer Buchse für das Anschlußstück in Figur 1 geschnitten wird;
Figur 8 zeigt, wie ein vorgegebener Innendurchmesser in der Buchse in Figur 7 hergestellt wird;
Figuren 9 und 10 drei in der Hülse angebrachte Stifte zeigen;
Figuren 11 bis 13 ein Anschlußstückmaterial mit einer dreieckigen Öffnung in der Mitte zeigen;
Fig. 14 zeigt, wie Endabschnitte des Anschlußstückmaterials abgeschnitten werden;
Fig. 15 ein Querschnitt durch das Anschlußstückmaterial ist;
Fig. 16 zeigt, wie die dreieckige Öffnung umhüllt (wrap) wird, um eine kreisförmige Aufnahmeöffnung herzustellen;
Fig. 17 zeigt, wie der Umfang des Anschlußstückmaterials mit einem zylindrischen Schleifer geschliffen wird;
Fig. 18 zeigt, wie ein Ende des Anschlußstückmaterials poliert wird;
Fig. 19 zeigt, wie eine Führungsfläche in der Aufnahmeöffnung hergestellt wird;
Fig. 20 zeigt, wie eine Kante des Anschlußstückmaterials abgerundet wird;
Fig. 21 ein Längsschnitt durch das Anschlußstückmaterial ist, in das eine optische Faser eingeklebt ist;
Figuren 22 und 23 Seitenansichten eines Anschlußstücks gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung vor bzw. nach dem Schmieden im Taumelverfahren sind; und
Fig. 24 ein Längsschnitt durch ein herkömmliches Anschlußstück ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführung

In Fig. 1 enthält die optische Faserverbindung einen Stecker 1 und ein Zwischenstück 2. Der Stecker 1 hat ein Steckergehäuse 3, das einen Verbindungsanschluß 5 für optische Fasern über eine Haltevorrichtung aufnimmt.
Das Anschlußstück 5 besteht, wie Fig. 2 bis 5 zeigen, aus einem Halteelement 5a mit einem Flansch 5c und einem Anschlußkörper 5b, der an dem Halteelement 5a angebracht ist. Der Anschlußkörper 5b weist eine Buchse 6 auf, in der sich drei Stifte 7 befinden. Eine optische Faser 10 eines Faserkabels 15 ist in eine Aufnahmeöffnung 9 geklebt, die durch die drei Stifte 7 gebildet wird. Die Buchse 6 wird beispielsweise in einer Rundformeinrichtung (rotary swage) einem Schmieden im Taumelverfahren unterzogen, so daß ihr Durchmesser verringert wird und das Buchsenmaterial Zwischenräume zwischen der Buchse 6 und den Stiften 7 ausfüllt, wobei die drei Stifte 7 in gleichem Abstand zu einem Mittelpunkt 0 angeordnet sind und die optische Faser 10 somit im Mittelpunkt 0 angeordnet ist.
Die drei Stifte 7 sind, wie oben beschrieben, im gleichen Abstand zum Mittelpunkt 0 in der Buchse 6 angeordnet und bilden einen Aufnahmekanal 9 am Mittelpunkt 0. Der Durchmesser der Buchse 6 wird verringert, so daß das Buchsenmaterial Zwischenräume zwischen der Buchse 6 und den Stiften 7 ausfüllt, und die optische Faser wird in den Aufnahmekanal 9 eingeklebt. Dadurch sind die Buchse 6 und die Stifte 7 fest miteinander verbunden, so daß die Stifte 7 festgehalten werden, wodurch ein dünner, langer Kanal 9 entsteht. Dies ermöglicht es, ein langes Anschlußstück herzustellen. Dadurch wird die Haftfestigkeit der optischen Faser 10 in dem Aufnahmekanal 9 verstärkt, was zu einer verbesserten Zuverlässigkeit der Verbindung führt.
Ein Verfahren der Herstellung eines derartigen Anschlußstücks für eine optische Faserverbindung, wie es oben beschrieben wurde, wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 6 - 21 beschrieben.
In Fig. 6 wird ein Stiftmaterial 7a aus rostfreiem Stahl auf eine vorgegebene Länge (beispielsweise 60 mm) geschnitten, einer Wärmebehandlung oder einem Härteverfahren unterzogen und in einem Schleifer 11 so geschliffen, daß ein Stift 7 entsteht, der einen vorgegebenen Grad an Kreisförmigkeit und einen vorgegebenen Grad an Oberflächenglätte aufweist. Die Schleifvorrichtung 11 besteht aus einem Aufnahmeelement 12, das das Stiftmaterial 7a trägt, und einem Paar Schleifwalzen 13 und 14, die sich in einander entgegengesetzten Richtungen drehen, wie dies durch die Pfeile dargestellt ist, um das Stiftmaterial 7a zu schleifen. So wird der Stift 7 aus einem gehärteten, rostfreien Stahlmaterial (beispielsweise SUS 305) hergestellt.
In Fig. 7 wird, um eine Buchse 6 herzustellen, ein Rohr 15 aus rostfreiem Stahl auf eine vorgegebene Länge geschnitten.
In Fig. 8 wird eine Öffnung 17 mit einem bestimmten Innendurchmesser mit einem Bohrer 16 oder dergleichen hergestellt. Im Unterschied zu dem Stift 7 besteht die entstehende Hülse aus rostfreiem Stahl, der nicht gehärtet ist, so daß er eine geringere Härte als der Stift 7 aufweist.
In Fig. 9 und 10 werden drei Stifte 7 in der Hülse 6 angeordnet. Die Stifte 7 sind so bemessen, daß sie einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt bilden, wobei alle Spitzen desselben mit der Innenseite der Buchse 6 im Kontakt sind. In Fig. 11 - 13 wird die Buchse 6 mit den darin befindlichen drei Stiften 7 beispielsweise in einer Rundformeinrichtung im Taumelverfahren geschmiedet, um den Durchmesser zu verringern. Das Schmieden im Taumelverfahren ist ein Verfahren, bei dem die Buchse 6 von einem oder zwei Paaren von Schmiedegesenken bei ständiger oder intermittierender Drehung um ihre Achse gehämmert wird, wodurch ein Anschlußstückmaterial A entsteht. Durch das Schmieden im Taumelverfahren wird das Buchsenmaterial zusammengedrückt, so daß es Zwischenräume zwischen der Buchse 6 und den Stiften 7 ausfüllt und die drei Stifte so in gleichmäßigem Abstand zu dem Mittelpunkt 0 angeordnet werden.
In Fig. 14 werden einander gegenüberliegende Endabschnitte des Anschlußstückmaterials A mit einem Paar Feinschneidvorrichtungen 19 geschnitten. Die Schneidflächen werden geglättet und gesäubert.
In Fig. 15 wird eine Aufnahmeöffnung 20 mit im wesentlichen dreieckigem Querschnitt in der Mitte der drei Stifte 7 hergestellt. Ein Aufnahmekanal 9 mit kreisförmigem Querschnitt, in den eine optische Faser eingeführt wird, wird aus der dreieckigen Öffnung 20 hergestellt.
In Fig. 16 wird ein Wickeldraht 21 durch die dreieckige Öffnung 20 geführt. Diamantschleifkörnchen 22 werden auf den Wikkeldraht 21 aufgebracht. Ein Paar Spulen 23 und 24 werden hinund hergedreht, um den Wickeldraht 21 hin- und herzubewegen, so daß er die Wand der Aufnahmeöffnung 20 schleift.
In Fig. 17 wird die Außenseite des Anschlußstückmaterials A mit einem zylindrischen Schleifer 25 poliert, um den gewünschten Grad an Konzentrizität herzustellen.
In Fig. 18 wird eine Endfläche des Anschlußmaterials A mit einem Schleifer 27 poliert, während sie in einem Halter 26 festgehalten wird, um eine rechtwinklige Endfläche herzustellen.
In Fig. 19 wird eine Führungsfläche 28 an einem Ende des Aufnahmekanals 9 mit einem elektrischen Entladungsverfahren unter Verwendung einer Elektrode 29 hergestellt. Als Alternative dazu kann die Führungsfläche 28 mit einem Schneidverfahren hergestellt werden.
In Fig. 20 wird ein Ende des Anschlußmaterials A mit einem Schleifer 30 geschliffen, um eine abgerundete Kante herzustellen. Das Anschlußmaterial A wird anschließend gereinigt und in das Trägerelement 5a zum Zusammenbau preßgepaßt.
In Fig. 21 wird ein Klebstoff 33 in die Aufnahmeöffnung 9 eingeführt, und eine optische Faser 10 wird durch die Aufnahmeöffnung 9 geführt, so daß der Klebstoff 33 an der Endfläche zusammengeschoben wird und der vorstehende Abschnitt der optischen Faser 10 ebenfalls angeklebt wird. Der zusammengeschobene Klebstoff 33 und die vorstehende optische Faser 10 werden mit einem Schleifer abgeschliffen, so daß ein Anschlußstück 5 entsteht.
Figuren 22 und 23 zeigen eine weitere Ausführung der Erfindung, bei der fünf Stifte 7 in der Buchse 6 so angeordnet sind, daß sie mit den benachbarten Stiften und der Innenseite der Buchse 6 in Kontakt sind. Eine optische Faser 10 wird in eine Aufnahmeöffnung 9, die durch die fünf Stifte 7 gebildet wird, eingeführt und darin verklebt. Die Buchse 6 wird dann beispielsweise in einer Rundformeinrichtung im Taumelverfahren geschmiedet, so daß das Buchsenmaterial Zwischenräume zwischen der Buchse 6 und den Stiften 7 ausfüllt, und die fünf Stifte 7 in gleichem Abstand zum Mittelpunkt 0 angeordnet werden, wodurch die Aufnahmeöffnung 9 für die optische Faser 10 am Mittelpunkt 0 für die optische Faser 10 angeordnet ist. Bei Verwendung der fünf Stifte 7 ist es möglich, ein Anschlußstück mit einer Aufnahmeöffnung zu schaffen, die einen größeren Durchmesser aufweist als die des Anschlußstücks mit drei Stiften.
Das Anschlußstück mit fünf Stiften wird auf die gleiche Weise hergestellt wie das Anschlußstück mit drei Stiften.
Als Alternative kann die Buchse 6, die aus nicht gehärtetem rostfreiem Stahl besteht, aus Wolfram oder Beryllium bestehen, so lange ihre Härte geringer ist als die der Stifte 7, die aus gehärtetem rostfreiem Stahl, wie beispielsweise SUS 305, bestehen. Der Durchmesser der Hülse 6 mit den Stiften 7 wird bei der oben beschriebenen Ausführung durch Schmieden im Taumelverfahren in einer Rundformeinrichtung verringert, die gleichen Ergebnisse lassen sich jedoch mit einer Zieh- oder Preßmaschine erreichen.

Claims

1. Anschlußstück (connector terminal) für eine optische Faserverbindung umfassend:

eine Buchse bzw. Hülse (6), welche aus einem Metall hergestellt wurde, und eine Bohrung mit einem vorgegebenen Durchmesser aufweist;

eine Vielzahl von sich lateral berührenden Stiften (7), welche parallel zu und äquidistant von einer zentrale Achse innerhalb der Buchse (6) angeordnet sind, um eine Rohrleitung (9) zur Aufnahme einer optischen Faser zu definieren;

dadurch gekennzeichnet daß die Stifte (7) aus gehärtetem Stahl hergestellt sind und das Metall weicher als der gehärtete Stahl ist; und

daß die Buchse (6) einer Kraft unterworfen wurde, um im Durchmesser reduziert zu werden, so daß das Metall zusammenbricht bzw. zusammensackt und den Raum zwischen der Buchse (6) und den Stiften (7) vollständig ausfüllt, während die Stifte äquidistant von der zentralen Achse angeordnet sind, so daß die Rohrleitung (9) in der zentralen Achse angeordnet wird und wodurch die Aussenfläche der Buchse eine kreisförmige, zylindrische Oberfläche aufweist.

2. Anschlußstück für eine optische Faserverbindung nach Anspruch 1, worin die Vielzahl von Stiften drei Stifte (7) sind.

3. Anschlußstück für eine optische Faserverbindung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Stiften fünf Stifte (7) sind.

4. Anschlußstück für eine optische Faserverbindung nach Anspruch 1, worin die Stifte (7) aus gehärtetem rostfreien Stahl hergestellt sind, während die Buchse (6) aus einem ungehärteten rostfreien Stahl hergestellt ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Anschlußstückes für eine optische Faserverbindung, umfassend die folgenden Schritte:

Ausbilden einer Bohrung mit einem vorgegebenen Durchmesser in einer Metallbuchse (6);

Anordnen einer Vielzahl gehärteter Stahlstifte (7) innerhalb der Metallbuchse, solchermaßen, daß die Stifte kontinuierlich angeordnet sind und parallel zu einer Achse der Metallbuchse liegen;

Verringern des Durchmessers der Metallbuchse (6), so daß das Material des Metalls den Raum zwischen der Buchse und den Stiften (7) füllt, wodurch die Stifte äquidistant von dieser zentralen Achse angeordnet werden, um eine lange feine Rohrleitung (9) zur Aufnahme zu bilden und um eine kreisförmige, zylindrische Aussenfläche an der Buchse zu bilden; und

Sichern einer optischen Faser (10) in der Rohrleitung (9) um ein Anschlußstück für eine optische Faserverbindung bereitzustellen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, worin die Vielzahl von Stiften drei Stifte (7) sind.

7. Verfahren nach Anspruch 5, worin die Vielzahl von Stiften fünf Stifte (7) sind.

8. Verfahren nach Anspruch 5, worin die Buchse (6) aus rostfreien Stahl hergestellt ist, welcher nicht gehärtet ist.

9. Verfahren nach Anspruch 5, worin der Schritt der Veringerns des Durchmessers den Schritt des Unterwerfens der Buchse (6) einem Schmieden im Taumelverfahren umfaßt.

10. Verfahren nach Anspruch 5, worin der Schritt der Veringerns des Durchmessers den Schritt des Unterwerfens der Buchse (6) einem Ziehverfahren umfaßt.

11. Verfahren nach Anspruch 5, worin der Schritt des Veringerns der Durchmessers den Schritt des Unterwerfens der Buchse (6) einem Preßverfahren umfaßt.

12. Anschlußstück für eine optische Faserverbindung nach Anspruch 1, worin das Metall Wolfram ist.

13. Anschlußstück für eine optische Faserverbindung nach Anspruch 1, worin das Metall Beryllium ist.

14. Anschlußstück für eine optische Faserverbindung nach Anspruch 1, wobei die Stifte (7) mit der optischen Faser (10) an einer vorderen Endfläche des Anschlußstückes bündig sind, sodaß die optische Faser (10) an dem Mittelpunkt nicht nur geschützt, sondern auch ausgerichtet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 5, des weiteren umfassend, nach dem Veringerungsschritt, den Schritt des Polierens einer Endfläche der veringerten Buchse (6) unter einem rechten Winkel in Bezug auf die Achse der veringerten Buchse (6).

16. Verfahren nach Anspruch 15, des weiteren umfassend, nach dem Polierschritt, den Schritt des Ausbilden einer Führungsfläche (28) an dem hinteren Ende der Rohrleitung (9) zur Aufnahme, um das Einführen der optischen Faser (10) zu vereinfachen.

17. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Sicherungsschritt das Verbinden der optischen Faser mit der Öffnung durch ein Haftmittel umfaßt, gefolgt von einem Abschleifen des überschüssigen Haftmittels und einem vorspringenden Teil der optischen Faser um ein fertiggestelltes Anschlußstück für eine optische Faserverbindung bereitzustellen.