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Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Optikfaser-Steckverbindungs- oder -Anschlußstück, das umfaßt eine Hülse, eine
Vielzahl von nebeneinander in der Hülse aufgenommenen und mit
gleichen Abständen um die Mittelachse der Hülse angeordneten
Stiften, wobei benachbarte Stifte einander über ihre gesamte
Länge berühren und dadurch einen länglichen
Optikfaser-Aufnahmedurchgang und längliche Nuten mit V-förmigen Querschnitt
zwischen einander benachbarten Außenflächen der Stifte bilden,
und eine in den Optikfaser-Aufnahmedurchgang eingesetzte und
eingeklebte Optikfaser. Dazu betrifft die vorliegende Erfindung
ein Verfahren zum Herstellen eines solchen
Optikfaser-Steckverbindungs- oder -Anschlußstückes, wie in den Oberbegriffen
der Ansprüche 5 bzw. 8 bestimmt.
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Optische Faserverbindungs- oder Anschlußstücke dieser Art
werden benutzt, um Schnüre oder Kabel von optischen Fasern auf
dem Gebiet der Verbindungssysteme, der Datenübertragungs-
Systeme und anderer optischer Systeme miteinander zu verbinden.
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Ein optischer Faserverbinder und ein Herstellverfahren für
denselben, wie vorstehend erwähnt, sind bekannt aus US-A-
4 201 443. Dieser zum Stand der Technik gehörende Bezug
offenbart die Lehre einer in einer Kunststoffhülse angeordneten
Glasstift-Baugruppe. Die Kunststoffhülse besitzt nicht die
Funktion des Zusammehaltens der Stifte, sondern bildet bloß
eine Schutzabdeckung, da die Stifte relativ zueinander durch
ein Thermoschmelzverfahren festgelegt sind.
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Ein anderer Optikfaser-Anschlußverbinder ist bekannt aus US-A-
773 725, bei dem die Mittelabschnitte der Stifte durch Crimpen
auf die optische Faser aufgequetscht sind. Bei dem bekannten
Verbinder werden die Stifte so verformt, daß sie die Optikfaser
zwischen den Stiften klemmend befestigen. Aus EP-A2-0 154 262
ist ein anderer Optikfaser-Verbinder bekannt, der Klemmung zum
Befestigen der Fasern in dem Verbinder benutzt.
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Allgemein ist bei Optikfaser-Übertragungsleitungen die
Verbindung zwischen Optikfasern kritisch. Die Verbindung von
Optikfasern erfordert eine genaue Ausrichtung der optischen
Fasern. Optikfasern werden aus Glas hergestellt und haben einen
Durchmesser von 100 µm. Es bestehen zwei Anforderungen für
Verbinderanschlußteile: das Stützen und Verstärken der
optischen Fasern und das Ausrichten der optischen Fasern mit hoher
Genauigkeit in der Größenordnung von µm.
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Bei einem Versuch, derartige Anforderungen zu erfüllen, wurde
ein Optikfaser-Anschlußstift, wie in Fig. 31 gezeigt,
vorgeschlagen. Dieser Verbinderanschluß enthält einen Anschlußkörper
40, der aus Zirkonoxid-Keramik hergestellt ist. Der
Anschlußkörper 40 wird hergestellt durch Formen eines Anschlußkörpers,
der ein wenig größer als das fertige Produkt ist, Sintern
desselben bei hohen Temperaturen und Einschleifen einer
Aufnahmeöffnung 41 durch Manteldrahtschleifen oder dergleichen auf
die gewünschte Größe. Der Anschlußkörper 40 wird dann in ein
Stützteil 42 preßgepaßt.
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Es ist jedoch sehr schwierig, einen langen Form-Kernstift für
die Aufnahmeöffnung 41 herzustellen, so daß es sehr schwierig
ist, eine dünne lange Aufnahmeöffnung 41 mit einer größeren
Länge als 10 mm zu fertigen. Aus diesem Grund ist die
Festigkeit einer in die übliche Aufnahmeöffnung 41 eingeklebten
Optikfaser so gering, daß das fertiggestellte Produkt nicht
zuverlässig ist.
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Die Zirkonoxid-Keramikmaterialien erfordern das Sintern bei
hohen Temperaturen, was den Herstellvorgang kompliziert und
schwierig gestaltet, so daß sich nur eine geringe Ausbeute
ergibt. Zusätzlich haben diese Verbinderanschlußstücke mit
einem Durchmesser zwischen 1,0 und 1,5 mm geringen
Biegewiderstand und brechen leicht beim Verbinden und Lösen.
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Selbst wenn das Verbinderanschlußteil aus Metall gefertigt
wird, ist es außerordentlich schwierig, eine dünne lange
Aufnahmeöffnung in dem Verbinderanschlußstück herzustellen.
Darüberhinaus sind der Anschlußkörper 40 und das Stutzteil 42,
die aus unterschiedlichen Materialien bestehen, miteinander
nicht kompatibel und können bei Zwangsverbindung brechen.
Mit Bezug auf den angeführten Stand der Technik liegt bei der
vorliegenden Erfindung die Absicht vor, einen Optikfaser-
Anschlußverbinder zu schaffen mit darin eingeklebter
Optikfaser, der eine hohe Zuverlässigkeit und Stabilität besitzt,
insbesondere einen hohen Biegewiderstand, und das genaue
Positionieren der Optikfaser und einen einfachen Herstellvorgang
zuläßt, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Optikfaser-
Anschlußverbinders zu schaffen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein
Optikfaser-Anschlußverbinderstück der eingangs erwähnten Art geschaffen, bei dem
die V-förmigen Nuten zwischen benachbarten Stiften jeweils
durch einen oder mehrere Abschnitte der Länge der Hülse gefüllt
sind, die zumindest einen Endabschnitt der Hülse umfassen, der
permanent in die V-förmigen Nuten hinein verformt ist, um
dadurch die Stifte in ihren gleichbeabstandeten Positionen
relativ zueinander zu befestigen. Es wird auch ein solcher
Verbinder geschaffen, bei dem die V-förmigen Nuten jeweils
durch das Material der Hülsenlänge gefüllt sind.
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Bei dem genannten Verbinderanschlußstück sind die Hülse, die
Füllmaterialien und die Stifte so integriert, daß die Stifte so
befestigt werden, daß sie eine dünne lange Aufnahmeöffnung
bilden, wodurch ein langer Verbinderanschluß geschaffen wird.
Das erhöht die Bindungsfestigkeit der optischen Faser mit der
Aufnahmeöffnung und damit die Zuverlässigkeit des Verbinders.
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Darüberhinaus wird das vorstehend erwähnte Problem auch gelöst
durch ein Verfahren, wie es durch den Oberbegriff des Anspruchs
5 bestimmt ist, bei dem vor dem Einsetzen der optischen Faser
in den Faseraufnahmedurchgang der Durchmesser mindestens eines
Endabschnittes der Hülse durch Verformen der Hülse nach innen
so verringert wird, daß das verformte Material der Hülse die V-
förmigen Nuten zwischen den Stiften füllt, und dadurch die
Stifte in ihren Positionen relativ zueinander und zu der Hülse
festlegt. Es wird auch ein Verfahren geschaffen, bei dem der
Durchmesser der Hülse über die Gesamtlänge der Hülse verringert
wird.
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Durch das angeführte Verfahren ist es möglich, ohne
Schwierigkeiten ein Verbinderanschlußstück mit einer dünnen langen
Aufnahmeöffnung herzustellen.
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Die angegebenen und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden offensichtlicher aus der nachfolgenden Beschreibung,
wenn sie im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen
genommen wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines
Optikfaserverbinders mit einem Verbinderanschlußteil gemäß einer ersten
Ausführung der Erfindung;
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Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des
Verbinderanschlußteils aus Fig. 1;
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Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch das
Verbinderanschlußteil aus Fig. 1;
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Fig. 4 ist eine Ansicht des Verbinderanschlußstücks der
Fig. 1 von hinten;
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Fig. 5 ist eine Frontansicht eines Anschlußstückgehäuses
des Verbinderanschlußstücks aus Fig. 1;
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Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die das Schleifen
eines Stiftes zum Herstellen des Verbinderanschlußstücks aus
Fig. 1 zeigt;
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Fig. 7 zeigt das Schneiden einer Röhre zum Herstellen
einer Hülse für das Verbinderanschlußstück aus Fig. 1;
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Fig. 8 zeigt die Herstellung eines festgelegten
Innendurchmessers in der Hülse aus Fig. 7;
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Fig. 9 und 10 zeigen drei Stifte und drei Füllstäbe, die
in die Hülse eingesetzt sind;
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Fig. 11-13 zeigen ein Verbinderanschlußstück-Material mit
einer dreieckigen Durchgangsöffnung im Zentrum;
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Fig. 14 zeigt das Abschneiden von Endabschnitten des
Verbinderanschlußstück-Materials;
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Fig. 15 stellt das Durchziehen der dreieckförmigen
Durchgangsöffnung zur Ausbildung einer kreisförmigen Aufnahmeöffnung
dar;
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Fig. 16 ist eine Schnittansicht nach Linie X-X der Fig.
15;
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Fig. 17 zeigt das Schleifen des Umfangs des
Verbinderanschlußstück-Materials mit einem zylindrischen Schleifstück;
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Fig. 18 stellt das Polieren eines Endes des
Verbinderanschlußstück-Materials dar;
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Fig. 19 zeigt das Herstellen einer Einführfläche in der
Aufnahmeöffnung;
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Fig. 20 erläutert, wie eine Ecke des
Verbinderanschlußstück-Materials anzufasen ist;
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Fig. 21 ist ein Längsschnitt durch das
Verbinderanschlußstück-Material, in welches eine Optikfaser eingeklebt ist;
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Fig. 22-24 zeigen die Herstellung eines
Optikfaser-Verbinderanschlußstücks nach einer zweiten Ausführung der
Erfindung, bei der die Hülse mit Innenrippen versehen ist;
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Fig. 25 und 26 sind Endansichten eines
Verbinderanschlußstücks gemäß einer dritten Ausführung der Erfindung vor bzw.
nach Anwenden eines Drehschmiedevorgangs;
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Fig. 27 und 28 sind Endansichten eines
Verbinderanschlußstücks nach einer vierten Ausführung der Erfindung vor bzw.
nach Anwenden eines Drehschmiedevorgangs;
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Fig. 29 und 30 sind Endansichten eines
Verbinderanschlußstücks nach einer fünften Ausführung der Erfindung vor bzw.
nach dem Anwenden eines Drehschmiedevorgangs; und
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Fig. 31 ist ein Längsschnitt durch ein herkömmliches
Verbinderanschlußstück.
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In Fig. 1 enthält der Optikfaserverbinder einen Stecker 1 und
eine Buchse 2. Der Stecker 1 besitzt ein Steckergehäuse 3 zum
Aufnehmen eines Optikfaser Verbinderanschlußstücks 4 über eine
Haltefassung 4.
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Wie die Fig. 2-5 zeigen, besteht das Verbinderanschlußstück 5
aus einem Stützteil 5a mit einem Flansch 5c und einem an dem
Stützteil 5a angebrachten Anschlußstückgehäuse 5b. Das
Anschlußstückgehäuse 5b besitzt eine Hülse 6, in welche drei
Stifte 7 eingesetzt sind, wobei Füllstäbe 8 die Zwischenräume
zwischen der Hülse 6 und den Stiften 7 ausfüllen. Eine
Optikfaser 10 aus einem Faserkabel so ist in eine Aufnahmeöffnung 9
eingeklebt, welche durch die drei Stifte 7 bestimmt ist. Die
Füllstäbe 8 und die Hülse 6 werden beispielsweise einem
Drehschmiedevorgang in einer Rundhämmereinrichtung unterworfen, um
den Durchmesser so zu verringern, daß die Füllstäbe 8 die Räume
zwischen der Hülse 6 und den Stiften 7 mindestens in einem
Endabschnitt ausfüllen, während die drei Stifte 7 mit gleichem
Abstand vom Zentrum angeordnet sind, wodurch die Optikfaser
in das Zentrum versetzt wird.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, sind die drei Stifte 7 mit
gleichen Abständen von dem Zentrum in die Hülse 6 eingesetzt,
um am Zentrum eine Aufnahmeöffnung 9 zu bilden. Die Füllstäbe
8 werden in Zwischenräume zwischen der Hülse 6 und den Stiften
7 eingesetzt und der Durchmesser der Hülse 6 wird so
vermindert, daß die Füllstäbe 8 die Zwischenräume zwischen der Hülse
6 und den Stiften 7 ausfüllen, und die Optikfaser 10 wird die
Aufnahmeöffnung 9 eingeklebt. Dadurch werden die Hülse 6, die
Füllstäbe 8 und die Stifte 7 so zu einem Körper vereinigt, daß
die Stifte 7 an ihrem Ort gehalten werden, wodurch eine enge
lange Durchgangsöffnung 9 gebildet wird. Das ermöglicht es, ein
langes Verbinderanschlußstück herzustellen. Demzufolge wird die
Festigkeit der Verbindung der Optikfaser 10 mit der Aufnahme-
Öffnung 9 erhöht, so daß sich eine erhöhte
Verbinderzuverlässigkeit ergibt.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines solchen
Optikfaser-Verbinderanschlußstücks 5 wird nachfolgend mit Bezug auf Fig. 6-21
beschrieben.
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In Fig. 6 wird aus Edelstahl hergestelltes Stiftmaterial 7a auf
eine vorgegebene Länge (z.B. 60 mm) geschnitten, einer
Wärmebehandlung oder einem Härtevorgang unterworfen und in einer
Schleifvorrichtung 11 so geschliffen, daß sich ein Stift 7 mit
vorgegebener Kreisförmigkeit und vorgegebener Oberflächenglätte
ergibt. Die Schleifvorrichtung 11 besteht aus einem Stützteil
12 zum Abstützen des Stiftmaterials 7a und zwei Schleifwalzen
13 und 14, die, wie durch Pfeile dargestellt, zum Schleifen des
Stiftmaterials 7a in entgegengesetzten Richtungen rotieren. So
wird der Stift 7 aus einem gehärteten Edelstahlmaterial (z.B.
SUS 305) hergestellt.
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Nach Fig. 7 wird zur Herstellung einer Hülse 6 ein Edelstahl-
Rohr 15 auf eine vorgegebene Länge geschnitten.
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Nach Fig. 8 wird eine Öffnung 7 mit festgelegtem
Innendurchmesser mit einem Bohrer 16 oder dergleichen hergestellt. Anders
als der Stift 7 wird die sich ergebende Hülse 6 aus
ungehärtetem Edelstahl hergestellt, so daß ihre Härte geringer als die
des Stiftes 7 ist.
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In Fig. 9 und 10 werden drei Stifte 7 und drei Füllstäbe 8
abwechselnd in die Hülse 6 eingesetzt. Die Stifte 7 sind so
bemessen, daß sie einen im wesentlichen dreieckförmigen
Querschnitt bilden, wobei jeder Scheitel derselben die Innenfläche
der Hülse 6 berührt. Die Füllstäbe 8 mit kreis- oder
flügelförmigem Querschnitt sind aus ungehärtetem Edelstahl hergestellt.
Demzufolge ist ihre Härte im wesentlichen gleich der der Hülse
6 und geringer als die der Stifte 7.
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In Fig. 11-13 wird die Hülse 6 mit den darin enthaltenen drei
Stiften 7 und drei Füllstäben 8 einem Drehschmiedevorgang
unterworfen, beispielsweise in einer Rundhämmereinrichtung, um
den Durchmesser von Abschnitten der Hülse 6 zu vermindern, z.B.
des vorderen und des hinteren Endabschnitts der Hülse 6. Der
Drehschmiedevorgang ist ein Vorgang, durch den die Hülse 6
durch eine oder zwei Paare von Schmiedeformen bei fortlaufender
oder schrittweiser Drehung um ihre Achse geschlagen wird,
wodurch ein Verbinderanschlußstück-Material A gebildet wird.
Der Drehschmiedevorgang läßt die Füllstäbe 8 zusammenfallen und
die Räume zwischen der Hülse 6 und den Stiften 7 ausfüllen,
wodurch die drei Stifte 7 mit gleichem Abstand vom Zentrum
angeordnet werden.
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In Fig. 14 werden einander gegenüber liegende Endabschnitte des
Verbinderanschlußstück-Materials 6 mit zwei Feinschneidern 19
abgeschnitten. Die Schnittflächen werden geglättet und
gesäubert.
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In Fig. 15 und 16 wird ein Manteldraht 21 durch die im Zentrum
der drei Stifte 7 gebildete dreieckförmige Durchgangsöffnung 20
hindurchgezogen. Schleifdiamant-Körnchen 22 werden von dem
Schleifdraht 21 mitgenommen. Zwei Rollen 23 und 24 werden vor
und zurück gedreht, um den Schleifdraht 21 so hin- und
herzubewegen, daß die Wand der dreieckförmigen Durchgangsöffnung 20
beschliffen und eine Aufnahmeöffnung 9 mit kreisförmigem
Querschnitt gebildet wird.
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In Fig. 17 wird die Außenseite des Verbinderanschlußstück-
Materials A mit einem zylindrischen Schleifteil 25 poliert, um
die gewünschte Konzentrizität zu schaffen.
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In Fig. 18 wird eine Endfläche des Anschlußstückmaterials A mit
einem Schleifstück 27 poliert, während es mit einem Halter 26
festgehalten wird, um eine rechtwinklige Endfläche zu schaffen.
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In Fig. 19 wird mit einem elektrischen Entladungsvorgang unter
Benutzung einer Elektrode 29 an einem Ende der
Aufnahmedurchgangsöffnung 9 eine Einführungsfläche 28 hergestellt.
Alternativ kann die Einführungsfläche 28 durch einen Dreh- oder
Schneidvorgang hergestellt werden.
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In Fig. 20 wird ein Ende des Anschlußstückmaterials A mit einem
Schleifer angefast, um eine abgerundete Ecke zu bilden. Das
Anschlußstückmaterial A wird dann gereinigt und in ein
Stützteil 5a zur einstückigen Verbindung preßgepaßt.
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In Fig. 21 wird ein Kleber 33 in die Aufnahmeöffnung 9
eingefügt und eine Optikfaser 10 durch die Aufnahmeöffnung
hindurchgeschoben, wobei sich der Kleber 33 an der Endfläche so
aufbaut, daß der vorstehende Abschnitt der Optikfaser 10
ebenfalls verklebt wird. Der Kleberaufbau 33 und die
vorstehende Optikfaser 10 werden mit einem Schleifstück abgeschliffen,
um ein Verbinderanschlußstück 5 zu schaffen.
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Wie Fig. 22-24 zeigen, werden nach einer anderen Ausführung der
Erfindung die drei Füllstäbe 8 zum Ausfüllen der Zwischenräume
zwischen den Stiften 7 und der Hülse 6 durch drei Innenrippen
8a ersetzt, die an der Innenseite der Hülse 6 hergestellt sind.
Die Hülse 6 mit derartigen Innenrippen 8a wird durch das
folgende Verfahren hergestellt:
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In Fig. 22, welche die zweite Ausführung zeigt, wird
Hülsenmaterial 15a mit drei Innenrippen 8a durch einen Ziehvorgang
hergestellt und auf eine vorgegebene Länge geschnitten.
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In Fig. 23 wird die angegebene Innenöffnung 17 hergestellt.
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In Fig. 24 wird der Umfang bearbeitet, um eine Hülse 6 mit der
erwünschten Konzentrizität zu schaffen.
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Drei Stifte 7 werden in die Hülse 6 eingesetzt und ein
Drehschmiedevorgang in der gleichen Weise ausgeführt, wie es
vorstehend beschrieben worden war, so daß die Innenrippen 8a die
Zwischenräume zwischen den Stiften 7 und der Hülse 6 ausfüllen
und dadurch die Stifte 7 mit gleichen Abständen vom Zentrum
anordnen.
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Alternativ können die Innenrippen 8a zum Ausfüllen der
Zwischenräume zwischen den Stiften 7 und der Hülse 6 verformte
Abschnitte der Hülse 6 selbst sein. In diesem Fall werden drei
Stifte 7 in die Hülse 6 eingesetzt und diese wird in der
gleichen Weise, wie vorstehend beschrieben, einem
Drehschmiedevorgang unterworfen, so daß die verformten Abschnitte
Zwischenräume zwischen den Stiften 7 und der Hülse 6 selbst ausfüllen
und dadurch die drei Stifte 7 mit gleichem Abstand vom Zentrum
anordnen.
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Fig. 25 und 26 zeigen die dritte Ausführung der Erfindung, bei
der fünf Stifte und fünf Füllstäbe 8 in der Hülse 6 so
angeordnet sind, daß sie jeweils die benachbarten Stifte, die
Füllstäbe und die Innenseite der Hülse 6 berühren. Eine
Optikfaser 10 wird in eine Aufnahmeöffnung 9 eingesetzt und
verklebt, wodurch die Aufnahmeöffnung 9 für die Optikfaser 10 am
Zentrum entsteht. Durch Benutzen von fünf Stiften 7 ist es
möglich, ein Verbinderanschlußstück mit einer Aufnahmeöffnung
zu schaffen, deren Durchmesser größer als die bei dem mit drei
Stiften ausgeführten Verbinderanschlußstück ist.
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Das Fünfstift-Verbinderanschlußstück wird dann in der gleichen
Weise wie das Dreistift-Verbinderanschlußstück hergestellt.
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In der in Fig. 27 und 28 gezeigten vierten Ausführung ersetzen
fünf Innenrippen 8a die fünf Füllstäbe 8 und ordnen die fünf
Stifte 7 so um das Zentrum an, daß eine Aufnahmeöffnung 9
bestimmt ist, in welche eine Optikfaser 10 eingeklebt wird.
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In der in Fig. 29 und 30 gezeigten fünften Ausführung füllen
verformte Materialien, die von der Hülse 6 selbst stammen,
Zwischenräume zwischen den fünf Stiften 7 aus, um eine Optikfaser
10 an dem Zentrum aufzunehmen.
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Alternativ können die Hülse 6 und die Füllstäbe 8, die aus
nichtgehärtetem Edelstahl hergestellt sind, auch aus Wolfram
oder Beryllium gefertigt werden, solange deren Härte geringer
als die der aus gehärtetem Edelstahl wie SUS 305 gefertigten
Stifte 7 ist. Die Hülse 6 mit den Stiften 7 und den Füllstäben
8 wird bei der genannten Ausführung durch Drehschmieden in
einer Drehhämmerform reduziert, jedoch können die gleichen
Ergebnisse auch durch eine Zug- oder Druckbearbeitung erzielt
werden.