DE69512012T2

DE69512012T2 - Haltescheibe für Ringbeschläge von optischen Fasern und Gerät zum Schleifen der Fasernendflächen

Info

Publication number: DE69512012T2
Application number: DE69512012T
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Takahashi
Original assignee: Seikoh Giken Co Ltd
Current assignee: Seikoh Giken Co Ltd
Priority date: 1995-01-13
Filing date: 1995-10-20
Publication date: 2000-04-13
Anticipated expiration: 2015-10-21
Also published as: DE69512012D1; JPH08192349A; JP3002399B2; EP0721822A1; EP0721822B1; US5640475A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

I. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zum gleichzeitigen Polieren der Endflächen einer Mehrzahl von jeweils einen Lichtleiter haltenden Anschlußhülsen unter Verwendung einer Polierscheibe.

II. Beschreibung des Standes der Technik

Es wurde bereits eine Vielzahl von Lichtwellenleiterendflächen-Poliervorrichtungen zum gleichzeitigen Polieren einer Mehrzahl von Lichtwellenleiterendflächen vorgeschlagen. Takahashi, der Schöpfer der vorliegenden Erfindung, hat viele Anmeldungen für Lichtwellenleiterendflächen-Poliervorrichtungen hinterlegt und das U. S. Patent Nr. 4,979,334 ("Polishing apparatus for endfaces of optical fibers") sowie das U. S. Patent Nr. 5,216,846, erteilt am 08. Juni 1993 ("Method and apparatus for grinding foremost end surface of a ferrule") erteilt bekommen.
Die zuvor genannten Lichtwellenleiterendflächen-Poliervorrichtungen sind dazu geeignet, eine Lichtwellenleiter- Anschlußhülse mit einer Mehrzahl von Lichtwellenleitern darin in einer Lichtwellenleiter-Anschlußhülsen-Halterplatte zu haltern und eine Relativbewegung durch Kreisbewegung zwischen einer Polierscheibe und dem äußersten Ende der Lichtwellenleiter-Anschlußhülse zu bewirken und dadurch das äußerste Ende der Lichtwellenleiter-Anschlußhülsen zusammen mit den Lichtwellenleitern zu polieren.
Der Erfinder hat eine Anmeldung für "Optical fiber end polishing apparatus for polishing a plurality of types of optical fibers" (EP-A-0 705 662, veröffentlicht am 10. April 1996) hinterlegt, gerichtet auf eine Poliervorrichtung, die ausgestattet ist mit einer verbesserten Lichtwellenleiter- Anschlußhülsen-Halterplatte zum Haltern einer Mehrzahl von Lichtwellenleiter-Anschlußhülsen mit darin befestigten Lichtwellenleitern, um einen besseren Betriebswirkungsgrad der zuvor genannten Poliervorrichtungen zu erhalten. Diese Vorrichtung weist die Merkmale gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 der vorliegenden Anmeldung auf.
Fig. 4 zeigt schematisch in einer Draufsicht das Prinzip einer Lichtwellenleiter-Anschlußhülsen-Halterplatte, die für die oben erwähnte Lichtwellenleiterende-Poliervorrichtung verwendet werden kann. Fig. 5 zeigt in einer geschnittenen Frontansicht einen Teil der Lichtwellenleiter- Anschlußhülsen-Halterplatte für die in Fig. 4 dargestellte Lichtwellenleiterende-Poliervorrichtung. Im Zentrum einer Halterplatten-Haupteinheit 1 ist eine mit einem (nicht gezeigten) Halterschaft in Verbindung zu bringende zylindrische Nabe 2 angeordnet. Auf einem konzentrischen Kreis der Halterplatten-Haupteinheit 1 ist eine Mehrzahl von Anschlußhülsen-Befestigungsabschnitten 3 mit Lichtwellenleitern derselben Art angeordnet.
Eine Schnittansicht A-A gemäß Fig. 5 zeigt Einzelheiten des Anschlußhülsen-Befestigungsabschnitts 3, in dem ein einzelner Lichtwellenleiter befestigt ist. Eine Mehrzahl von Anschlußhülsen 5 vom Typ "FC" mit Lichtwellenleitern 4 mit Hilfe der Befestigungsabschnitte 3 befestigt, wobei Endflächen 6 der Lichtwellenleiter-Anschlußhülsen rechtwinklig gegen eine Polierscheibe 11 gepreßt werden.
Im Zentrum eines eine Anschlußhülse aufnehmenden zylindrischen Hülsen-Befestigungselements 8 des Befestigungsabschnitts 3 ist eine Durchgangsöffnung 7 angeordnet, durch die die Anschlußhülse 5 gesteckt ist, wobei an dem Außenumfang des Hülsen-Befestigungselements 8 ein Außengewinde 8a ausgebildet ist. Eine Überwurfmutter 9 weist einen Schlitz 10 sowie ein Innengewinde auf, das mit dem Außengewinde 8a in Eingriff steht, um die Lichtwellenleiter-Anschlußhülse gegen das zylindrische Spannhülsen-Befestigungselement 8 zu verspannen und an letzteres anzupassen.
Sogar bei der Lichtwellenleiter-Anschlußhülsen-Halterplatte für die oben erwähnte Lichtwellenleiterende-Poliervorrichtung müssen, um kleinere Lichtwellenleiter-AnsChlußhülsen zu polieren, die Befestigungsabschnitte dicht nebeneinander auf der Scheibe angeordnet werden, und die geschlitzte Überwurfmutter 9 und dgl. muß entsprechend ausgebildet werden. Dies hat zu dem Problem geführt, daß die Überwurfmutter 9 oder dgl. dazu neigte, während des Betriebs verloren zu gehen; und das Einrichten oder Entfernen eines einzigen Befestigungsabschnitts mit der Schraube benötigt 10 bis 20 Sekunden.
Üblicherweise mißt eine hauptsächlich verwendete optische Anschlußhülse 2,5 mm im Außendurchmesser und 8 mm in der effektiven Länge. Mit dem fortschreitenden Trend in Richtung kleiner werdender optischer Schaltungssysteme wurde jedoch eine optische Anschlußhülse entwickelt, die halb so groß ist wie derzeit erhältliche Anschlußhülsen und die in den praktischen Gebrauch genommen wird. Bei einer derart kleinen optischen Anschlußhülse wird die Struktur der Schraub-Befestigung so klein, daß sie schwierig zu betätigen ist. Dies verhindert, daß eine Anschlußhülse mit einem daran befestigten Lichtwellenleiter durch das herkömmliche Befestigungs-Verfahren am Polierhalter befestigt werden kann.
Im übrigen beeinflussen die Rechtwinkligkeit oder ein Fehler im Neigungswinkel der Endfläche einer mit einem Lichtwellenleiter versehenen polierten Anschlußhülse in bezug auf die Zentralachse den Kopplungs-Wirkungsgrad der Lichtwellenleiter-Kupplung erheblich. Der Winkel der Endfläche hängt bekanntlich von dem Spalt zwischen der Durchgangsöffnung im Befestigungselement und dem Aussenumfang der Anschlußhülse ab. Angenommen, der zulässige Winkelfehler beträgt 0,2 Grad, dann muß der Spalt derart dimensioniert und hergestellt sein, daß er ein Zehntel davon, also ungefähr 0,02 Grad zuläßt. Wenn also die Anschlußhülsen-Traglänge der Durchgangsöffnung in dem Befestigungselement 5 mm beträgt, beträgt der zulässige Spalt 2 um im Durchmesser.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lichtwellenleiterende-Poliervorrichtung mit einer Lichtwellenleiter-Anschlußhülsen-Halterplatte zum Polieren von dünnen und kurzen Lichtwellenleiter-Anschlußhülsen mit verbesserter Genauigkeit zu schaffen.
Die Erfindung macht Gebrauch von folgender Erkenntnis. Normalerweise wird aus Gründen der Bearbeitbarkeit gehärteter Stahl mit einer Rockwellhärte von 52-60 als Material des Befestigungselements verwendet. Es ist praktisch unmöglich, ein Festhalten von als Schleifmittel verwendetem harten Diamant- oder grünem Korundpulver in dem Spalt vollständig zu vermeiden. Demgemäß ist es unmöglich, mit der Zeit eine Qualitätseinbuße der Endflächen-Poliergenauigkeit zu vermeiden, die durch Verschleiß durch Kratzer in der Wandoberfläche der Durchgangsöffnung 7 in dem Befestigungsabschnitt auftritt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die Durchgangsöffnungen zur Aufnahme der Tragelemente für den Außenumfang der Anschlußhülsen können rechtwinklig oder in einem beliebigen Winkel in bezug auf eine Polierfläche angeordnet sein.
Die Haltemittel können um einen Schaft gedreht werden, der auf einer Polier-Halterplattenfläche angeordnet ist und sie können eine Halterplatte aufweisen, die durch eine Feder nach unten vorgespannt ist.
Die Durchgangsöffnungen zur Aufnahme der Anschlußhülsenaußenumfang-Tragelemente können in einer Aufnahmeplatte für die Anschlußhülsenaußenumfangs-Tragelemente angeordnet sein, die integral unter einem beliebigen Winkel in bezug auf die Lichtwellenleiter-Anschlußhülsen-Halterplatte für eine Lichtwellenleiterende-Poliervorrichtung befestigt sind. Die Aufnahmeplatte für das Anschlußhülsenaußenumfangs- Tragelement kann mit einem Gewindeabsohnitt für die Mittel zum lösbaren Halten des Endes einer einen Lichtwellenleiter aufweisenden Anschlußhülse gegen eine Polierscheibe versehen sein.
Vorzugsweise beträgt die Vickershärte des das Anschlußhülsenaußenumfangs-Tragelement bildenden harten gebrannten keramischen Elements 1000 oder mehr.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht einen Teil eines Ausführungsbeispiels einer Lichtwellenleiter-Anschlußhülsen- Halterplatte für eine erfindungsgemäße Lichtwellenleiterende-Poliervorrichtung.
Fig. 2 zeigt eine geschnittene Frontansicht des Abschnitts des obigen Ausführungsbeispiels.
Fig. 3 zeigt in einer geschnittenen Frontansicht einen Teil eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Lichtwellenleiter-Anschlußhülsen-Halterplatte für eine erfindungsgemäße Lichtwellenleiterende-Poliervorrichtung.
Fig. 4 zeigt in einer Draufsicht eine Lichtwellenleiter-Anschlußhülsen-Halterplatte für eine Lichtwellenleiterende-Poliervorrichtung gemäß einer von dem Erfinder zuvor hinterlegten Anmeldung.
Fig. 5 zeigt in einer geschnittenen Frontansicht einen Teil der für eine Lichtwellenleiterende-Poliervorrichtung vorgesehenen Lichtwellenleiter-Anschlußhülsen-Halterplatte gemäß Fig. 4.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Im folgenden wird die Erfindung in erster Linie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht einen Teil eines ersten Ausführungsbeispiels der Lichtwellenleiter-Anschlußhülsen-Halterplatte für eine erfindungsgemäße Lichtwellenleiterende-Poliervorrichtung; und Fig. 2 zeigt eine geschnittene Frontansicht des Abschnitts des obigen Ausführungsbeispiels.
Eine Halterplatten-Haupteinheit 12, hergestellt aus einer dünnen Platte, weist auf einem konzentrischen Kreis eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 13 zur Aufnahme von Anschlußhülsen-Aufnahmeelementen 14 auf. Im Zentrum des Anschlußhülsen-Aufnahmeelements 14 ist eine Anschlußhülsen- Einstecköffnung 15 angeordnet. Das Anschlußhülsen-Aufnahmeelement 14, hergestellt aus einem gebrannten Zirkon-Keramikmaterial mit einer Wickershärte von 1800, ist in die Duchgangsöffnung 13 der Halterplatten-Haupteinheit 12 eingepreßt oder eingeklebt.
Eine Anschlußhülse 17 mit einem Lichtwellenleiter 16 ist in die zuvor genannte Durchgangsöffnung eingesteckt.
Ein ortsfester Schaft 18 ist mit Hilfe einer Schraube benachbart zum Anschlußhülsen-Aufnahmelement 14 rechtwinklig zur Polier-Halterplatte 12 befestigt. Eine Anschlußhülsen- Halterplatte 19 weist in ihrem Zentrum eine Öffnung 21, durch die der ortsfeste Schaft 18 hindurchgeführt ist, sowie an ihrem Kopf einen zylindrischen Drehknopf 20 auf. Die Anschlußhülsen-Halterplatte kann horizontal um den ortsfesten Schaft 18 gedreht werden und weist in ihrem Zentrum eine Öffnung 21 auf, durch die der zylindrische Drehknopf 20 und der ortsfeste Schaft 18 hindurchgeführt sind. Zwischen dem Drehknopf 20 und dem ortsfesten Schaft 18 ist eine spiralförmige Druckfeder 22 angeordnet.
Um die Anschlußhülse 17 mit einem darin aufgenommenen Lichtwellenleiter zu fixieren, wird der Drehknopf 20 angeho ben, und die Halterplatte 19 wird entsprechend der gestrichelten Linie plaziert, die durch eine Linie A-A in Fig. 1 gekennzeichnet ist. Bei in dieser Stellung befindlichen Halterplatte wird die Anschlußhülse 17 mit dem Lichtwellenleiter in die Öffnung 15 eingesteckt. Anschließend wird der Drehknopf 20 wieder nach oben bewegt, und die Halterplatte 19 wird gedreht, bis sie die Stellung B-B erreicht, in der ein äußerer Randabschnitt 23 der mit dem Lichtwellenleiter versehenen Halterplatte 19 mit der Oberfläche eines Flansches 17a der mit dem Lichtwellenleiter versehenen Anschlußhülse 17 fluchtet. Dies bewirkt, daß die untere Fläche des äußeren Randabschnitts 13 der Halterplatte 19, die durch die Druckfeder 22 nach unten gepreßt wird, jede Anschlußhülse 17 zusammen mit dem Lichtwellenleiter gleichzeitig und unabhängig auf der Halterplatten-Haupteinheit 12 verspannt und befestigt.
Fig. 3 zeigt in einer geschnittenen Frontansicht einen Teil eines weiteren Ausführungsbeispiels der Lichtwellenleiter-Anschlußhülsen-Halterplatte für eine erfindungsgemäße Lichtwellenleiterende-Poliervorrichtung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in einer Aufnahmeplatte 24 für ein Anschlußhülsenaußenumfangs-Tragelement eine Durchgangsöffnung 25 zur Aufnahme und zum Tragen eines zylindrischen Anschlußhülsenaußenumfangs-Tragelements 26 ausgebildet. Die Tragplatte 24 für das Anschlußhülsenaußenumfangs-Tragelement besteht aus rostfreiem Stahl, der mit einer Rockwell-Härte von ungefähr 52-60 gehärtet ist. Die zylindrische Hülse 26 aus gebranntem Zirkonium-Keramik-Material mit einer Vickershärte von 1800 ist in die Zentralöffnung 25 eingepreßt und durch zuvor aufgetragenen Klebstoff befestigt. Die Tragplatte 24 für das Anschlußhülsenaußenumfangs-Tragelement ist mit Schrauben 29, 29 in einer Öffnung 28 befestigt, die in der Halterplatten-Haupteinheit 27 ausgebildet ist. Der Anstellwinkel der Tragplatte 24 für das Anschlußhülsenaußenumfangs-Tragelement in bezug auf die Hal terplatte-Haupteinheit 27 wird durch maschinelle Bearbeitung festgelegt.
Diese Ausführungsform wird vorzugsweise zum Polieren eines festgeschraubten optischen Verbindungsstücks vom Typ JIS F01 verwendet, indem letzeres um den Winkel O geneigt wird. An der Tragplatte 24 für das Anschlußhülsenaußenumfangs-Tragelement ist ein Außengewinde 30 ausgebildet, das mit einer Überwurfmutter des optischen Verbindungsstücks in Eingriff steht. Diese Schraube und die Überwurfmutter des optischen Verbindungsstücks bilden bei diesem Ausführungsbeispiel zusammen die Haltemittel, so daß die Haupteinheit keine weiteren Haltemittel benötigt.
Wie oben im Detail beschrieben, verwendet die Halterplatte zum Polieren der Endflächen einer mit einem Lichtwellenleiter versehenen Anschlußhülse erfindungsgemäß als Befestigungselement für die mit dem Lichtwellenleiter versehene Anschlußhülse ein hartes gebranntes Keramikelement (z. B. gebranntes Zirkonium-Keramikmaterial mit einer Vickershärte von 1000 oder mehr) Dies macht die Wandoberfläche der Durchgangsöffnung weniger anfällig gegen Verschleiß durch Kratzer, hervorgerufen durch Anhaften von abrasivem Pulver, selbst nachdem eine große Anzahl von Polierzyklen über eine lange Zeitdauer hinweg durchgeführt worden sind, und gestattet damit, daß eine gleichbleibende Polierqualität der Endflächen von Lichtwellenleitern beibehalten werden kann.
Darüber hinaus gestattet ein Drehen der federvorgespannten Halterplatte eine einfache Befestigung der Anschlußhülse mit dem Lichtwellenleiter an dem Polierhalter. Dieses Verfahren wird insbesondere verwendet zum Aufspannen und Befestigen von extrem kleinen, mit Lichtwellenleitern versehenen Anschlußhülsen.
Die Überwurfmutter des gezeigten optischen Verbindungsstücks nach der zweiten Ausführungsform wird für jedes optische Verbindungsstück verwendet und kann kaum verloren werden. Es ist daher besonders angeraten, eine derartige Überwurfmutter zu verwenden.

Claims

1. Vorrichtung zum gleichzeitigen Polieren der Endflächen einer Mehrzahl von jeweils einen Lichtleiter haltenden Anschlußhülsen (17) unter Verwendung einer Polierscheibe, mit:

einer Halterplatte (12; 27), die eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen (13, 28) aufweist;

einer Mehrzahl von Tragelementen (14; 26), die jeweils in einer Durchgangsöffnung (13; 25) befestigt und gesichert sind und die von der Halterplatte (12; 27) getragen werden, wobei jedes Tragelement in seinem Zentrum eine Durchgangsöffnung (15) zur Aufnahme eines Endabschnitts einer zugehörigen Anschlußhülse (17) aufweist, um die Anschlußhülse an ihrem Außenumfang zu tragen; und

Mitteln zum lösbaren Halten der Anschlußhülsen (17) in den jeweiligen Tragelementen;

dadurch gekennzeichnet,

daß die Tragelemente (14; 26) aus einem harten gebrannten keramischen Material bestehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Durchgangsöffnungen (13) in der Halterplatte (12) in einem rechten Winkel in Bezug auf eine Fläche der Polierscheibe ausgerichtet sind; und

wobei die Mittel zum lösbaren Halten der Anschlußhülsen (17) folgende Merkmale aufweisen:

einen Schaft (18), der an der Halterplatte (12) befestigt ist;

eine Anschlußstück-Halterplatte (19), die mit dem Schaft (18) drehbar verbunden ist; und

eine Feder (22), die die Anschlußstück-Halterplatte(19) in Richtung auf die Polierscheibe vorspannt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1,

wobei die Durchgangsöffnungen (28) in der Halterplatte (27) in einem beliebigen Winkel in Bezug auf eine Fläche der Polierscheibe ausgerichtet sind; und

wobei die Mittel zum lösbaren Halten der Anschlußhülsen folgende Merkmale aufweisen:

eine Mehrzahl von Aufnahmeplatten (24), die in einem beliebigen Winkel integral an der Halterplatte (27) befestigt sind, wobei jede Aufnahmeplatte (24) in einer zugehörigen Durchgangsöffnung (28) der Halterplatte (27) angeordnet ist und eine Durchgangsöffnung (25) zur Aufnahme jeweils eines Tragelements (26) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei jede Aufnahmeplatte (24) einen Gewindeabschnitt (30) zur Aufnahme einer zugehörigen Mutter aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das harte gebrannte keramische Material eine Vickershärte von mindestens 1000 hat.