DE69620609T2

DE69620609T2 - Faseroptischer verbinder für fasern mit gebrochenen und angefasten faserenden

Info

Publication number: DE69620609T2
Application number: DE69620609T
Authority: DE
Inventors: James B. Carpenter; Richard A. Patterson; Ronald P. Pepin
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2016-06-06
Also published as: AU6152496A; AR002640A1; KR19990028510A; RU2210797C2; TR199600549A2; US5734770A; WO1997001783A1; AU711015B2; JP4099228B2; TW278143B; CA2224778C; ES2171683T3; EP0835470B1; MX9710473A; ZA965542B; DE69620609D1; DK0835470T3; EP0835470A1; JPH11508703A; BR9608657A

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im wesentlichen Verbindungsteile und insbesondere erneut koppelbare Verbindungsteile für optische Wellenleiter, wie z. B. in der Telekommunikation verwendete Fasern.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Viele diskrete faseroptische Einmoden-Verbindungsteilstecker-Konfigurationen, die heutzutage zum Einsatz kommen, enthalten zylindrische keramische Präzisions-Klemmhülsen, die in die Verbindungsteilstecker eingebaut sind. Blanke Glasoptikfasern sind in eng tolerierten axialen Bohrungen in diesen Klemmhülsen verbondet, und die Faser- und Klemmhülsenenden sind poliert, um geringe Einsetzverluste und Rückstrahlverbindungen zu gewährleisten. Die in Zusammenhang mit diesen Klemmhülsen aufweisenden Verbindungsteilssteckern verwendeten Verbindungsteilgehäuse können geteilte Keramikbuchsen enthalten, die die Klemmhülsen zentrieren und ausrichten, wenn die Verbindungsteilstecker in entgegengesetzte Ende des Gehäuses eingesetzt werden. Das Ausrichten der Klemmhülsen führt zu einer Ausrichtung der Mittelteile der Fasern, was einen relativ geringen Einsetzverlust zur Folge hat. Federn in den Verbindungsteilsteckern drücken die polierten Faserendflächen in engen Kontakt miteinander, was eine relativ geringe Rückstrahlung zur Folge hat. Es sind auch Varianten der Klemmhülsen aufweisenden keramischen Verbindungsteile erhältlich, die winkelförmige polierte Klemmhülsenenden/Faserspitzen aufweisen, die zu einer extrem geringen Rückstrahlung führen, wenn sie mit ähnlichen Verbindungsteilsteckern gekoppelt werden.
Diskrete faseroptische Einmoden-Verbindungsteile mit keramischen Klemmhülsen sind in den vergangenen Jahren im Preis gefallen und in der Leistung verbessert worden. Es wird damit gerechnet, dass sich dieser Abwärtstrend beim Preis fortsetzt, da die Kosten von keramischen Klemmhülsen und keramischen Ausrichtbuchsen sinkt; es wird jedoch erwartet, dass es eine Untergrenze beim Preis für faseroptische Verbindungsteile gibt, die mit der Untergrenze der Kosten für keramische Klemmhülsen und Buchsen in Beziehung steht. Ferner werden die meisten keramische Klemmhülsen aufweisenden Einmoden-Verbindungsteile, die heutzutage zum Einsatz kommen, im Werk auf Faseranschlüsse oder Überbrückungskabel montiert. Diese Verbindungsteil-Anschlüsse werden normalerweise auf faseroptische Fasern aufgeschmolzen oder mit diesen mechanisch verspleißt. Aufgrund der Schwierigkeiten beim Verbonden von Fasern in keramischen Klemmhülsen und beim nachfolgenden Präzisionspolieren der Faserspitzen werden nur sehr wenige keramische Klemmhülsen aufweisende Einmoden-Verbindungsteile vor Ort installiert. Somit sind die relativ hohen Kosten und die mangelhafte Einbaubarkeit vor Ort von keramische Klemmhülsen aufweisenden Einmoden-Verbindungsteilen beim Stand der Technik nicht in adäquater Weise berücksichtigt.
Bei einer weiteren Palette von Verbindungsprodukten, die insbesondere für permanente Spleiße vorgesehen sind, wird ein Faserklemmelement verwendet, in das verschiedene Arten von Nuten, die für eine Faserpositionierung und -ausrichtung sorgen, und Fasereinführmerkmale eingeprägt sind. Ein Beispiel für ein solches Produkt ist das Fibrlok-Spleißelement, das derzeit aus einem einzelnen formbarem Aluminiumblech gefertigt wird (Fibrlok ist ein Markenname von Minnesota Mining and Manufacturing Co., Inhaberin der vorliegenden Erfindung). Die äußere Form des Elements ist normalerweise rechteckig und wird hergestellt, in dem das Element aus seinem Trägerstreifen ausgeschnitten wird. Eine beugefokussierende Nut teilt den rechteckigen Elementrohling in zwei gleiche, im wesentlichen rechteckige Bereiche oder Platten. Mindestens eine dieser Platten enthält eine V-förmige Faseraufnahme- und -festklemmnut, die parallel zu der beugefokussierenden Nut verläuft. Die V-Nut ist so tief, dass eine in dieser Nut aufgenommene 125 um-Faser um 50 um aus dieser Nut vorsteht. Trichterförmige Fasereinführnuten sind an jedem Ende der V-förmigen Faserpositionierungsnut vorgesehen. Die andere Platte enthält auch trichterförmige Fasereinführnuten, die im gleichen Abstand von der beugefokussierenden Nut positioniert sind wie die trichterförmigen Einführnuten in der ersten Platte.
Der flache Fibrlok-Rohling wird entlang der beugefokussierenden Nut gefaltet, bis eine Platte ungefähr einen Winkel von 5 bis 10 Grad relativ zu der anderen Platte bildet, wodurch eine Struktur gebildet wird, die zwei im wesentlichen starre Platten mit nach innen weisenden V-förmigen Faserfestklemmnuten aufweist, die entlang einem Rand durch ein Gelenk verbunden sind, das über kleine Bereiche der Plattenbewegung elastisch arbeitet. Bei Verwendung in einem Fibrlok-Spleiß befindet sich dieses gefaltete V-förmige Element in einer Kunststoffummantelung mit Endports, die mit der V-förmigen Faserpositionierungs- und -festklemmnut in dem Element ausgerichtet sind. Eine Kunststoffkappe ist passend über die Außenränder de offenen Elementplatten oder - beine platziert. Die Kappe enthält einen sich verjüngenden ausgenommenen Bereich, der über die Außenseite der Elementbeine abwärts verläuft, wenn die Kappe geschlossen ist, wodurch bewirkt wird, dass sich die beiden Beine des Elements gemeinsam bewegen, so dass die Mittelteile eines in der V-Nut befindlichen Faserpaars festgeklemmt und zentriert werden.
Es wurde formbares Aluminium als Material für Fibrlok-Elemente gewählt, da es nur geringe Kosten verursacht und leicht geprägt und dann gefaltet werden kann, ohne zu reißen oder zu brechen. Ferner ermöglicht es die Formbarkeit des Aluminiums, dass sich Aluminium leichter an die Faseraußenflächen anpassen kann, ohne dass während des Festklemmens der Faser in der V-förmigen Positionierungsnut übermäßig hohe Belastungen auf die Faser aufgebracht werden. Ein solches formbares Material hat jedoch gewisse Nachteile. Es ist z. B. schwierig, ein solches Element mehrmals zu verwenden, d. h. durch Aktivieren und Deaktivieren der Klemmplatten, da wiederholtes erneutes Festklemmen einer Faser in einem formbaren Element es nicht ermöglicht, dass sich die Faser adäquat in die Ausrichtnut einbettet, und somit werden die Element-Festklemmkräfte oder das Faser-Präsizionsausrichtpotential bei wiederholten erneuten Schließvorgängen reduziert. Daher ist ein solches Element generell für den Einsatz in einem erneut koppelbaren Verbindungsteil ungeeignet. Ein weiterer Nachteil von Aluminiumelementen war ihr relativ hoher Wärmedehnungskoeffizient. Diese Dehnung kann bewirken, dass sich die Endflächen der festgeklemmten Faser bei hohen Temperaturen voneinander lösen. Obwohl dies weniger problematisch ist, wenn die Verbindung bei Zimmertemperatur hergestellt wird, ist dies problematischer, wenn die Verbindung bei sehr niedrigen Temperaturen hergestellt wird.
Ein weiterer möglicher Nachteil eines Aluminiumelements ist die Schwierigkeit, die auftritt, wenn das Element nach verschiedenen Prägungs- und Faltvorgängen gereinigt werden soll. Wenn die V-Nuten und die Einführkonen in dem streifenförmigen Aluminiumelementmaterial ausgebildet werden, entstehen häufig kleine Späne, die an den Seitenwänden und Rändern der V-Nuten haften. Kleine Partikel oder Späne aus Aluminium entstehen auch beim Falten entlang der beugefokussierenden Nut. Wenn diese Aluminiumspäne oder -partikel beim Einsetzen der blanken Fasern in das Element entfernt werden, können sie an einer der Faserendflächen haften und einen Teil des Kerns blockieren, wodurch der Einsetzverlust stark beeinflusst wird. Wenn die Faserpositionierungsnuten in weichem formbaren Aluminium vor dem Falten gereinigt werden, wird die V-Nut häufig beschädigt oder verkratzt. Abrasive Reinigungsmittel können nicht verwendet werden, da sich diese in die aus weichem Aluminium bestehenden Seitenwände der V-Nuten einbetten. Das Reinigen des Elements nach dem Falten ist wegen der kleinen Zwischenräume zwischen den Beinen des Elements praktisch unmöglich.
Ein weiterer möglicher Nachteil des gefalteten Aluminiumelements ist, dass es erforderlich ist, sehr sorgfältig den Abstand zu kontrollieren, in dem die Beine des Elements während des Faserfestklemmvorgangs geschlossen sind. Wenn die Beine zu weit geschlossen sind, kann das Gelenk des Elements aufspringen und kann das Element die Fasern bei nachfolgenden Betätigungen nicht festklemmen. Wenn Fasern mit unterschiedlichen Durchmessern in dem angelenkten Aluminiumelement verwendet werden, ist es ferner möglich, dass eine der Fasern eine geringere Klemmkraft aufnimmt als die andere Faser, was zu einem Faserschlupf und einer Trennung der Faserenden führen kann. Es ist daher wünschenswert, ein Klemmelement bereitzustellen, mit dem die oben beschriebenen Einschränkungen eliminiert werden. Es wäre ferner vorteilhaft, ein solches Element in ein erneut koppelbares blankes Faserverbindungsteil einzubauen, wodurch wesentlich geringere Anfangskosten entstehen als bei Verbindungsteilen mit Klemmhülsen, und ein solches für Einmodenbetrieb vorgesehenes Verbindungsteil bereitzustellen, das leicht vor Ort unter Anwendung einfacher Verfahren und zu niedrigen Kosten einbaubar ist, einfach zu handhaben ist, vor Ort eingebaut wird und trotzdem die gleiche oder eine bessere Leistung erbringt als bestehende Verbindungsteile mit Klemmhülsen.
Ein weiteres Verbindungsteil zum Verbinden von zwei Lichtleitkabeln ist in US- 4 339 172 beschrieben. Dieses Verbindungsteil weist ein Körperelement und zwei Steckeranordnungen auf, wobei das Körperelement ein von einer Elastomerbuchse umgebenes Klemmelement besitzt. Zum Festklemmen der Lichtleitkabel weisen die Steckeranordnungen Zapfen auf, die die Elastomerbuchse axial zusammendrücken. Der auf die Buchse aufgebrachte Axialdruck führt zu einer radialen Dehnung der Buchse. Durch die Radialdehnung der Buchse wird das Klemmelement zusammengedrückt und klemmt die Lichtleiterkabel fest.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Verbinden von zwei Optikfasern gemäß Anspruch 1 bereit. Es sind vorzugsweise Einrastmerkmale zum lösbaren Befestigen der Steckergehäuse an der Aufnahmeeinrichtung auf den Steckergehäusen und der Aufnahmeeinrichtung vorgesehen, d. h. das Verbindungsteil ist erneut koppelbar.
Die in der Aufnahmeeinrichtung ausgebildete Tasche kann derart dimensioniert sein, dass sich das Klemmelement in der Tasche hin- und herbewegt, und die Nockenflächen können derart positioniert sein, dass sich, wenn nur eine Nockenfläche betätigt wird, das Klemmelement zu einer der einen Nockenfläche gegenüberliegenden Seite der Tasche bewegt und im offenen Zustand verbleibt, dass jedoch, wenn beide Nockenflächen betätigt werden, das Klemmelement in den geschlossenen Zustand gezwungen wird.
Jede Steckeranordnung weist vorzugsweise eine Faserschutzvorrichtung auf, die im Steckergehäuse angeordnet und mit diesem verbunden ist, so dass die Schutzvorrichtung in dem Steckergehäuse frei gleiten kann, wobei die Faserschutzvorrichtung das blanke Ende der Faser im wesentlichen umschließt, wenn das Steckergehäuse aus der Aufnahmeeinrichtung entfernt ist, sich jedoch zurückzieht, wenn das Steckergehäuse ein die Aufnahmeeinrichtung eingesetzt wird, um das blanke Ende der Faser in Richtung des Führungsrohrs zu leiten. Die Buchse ist vorzugsweise auf das vordere Ende des Steckergehäuses vorgespannt, um das blanke Ende der Faser einer Vorbelastungsbedingung auszusetzen, wenn das Steckergehäuse in die Aufnahmeeinrichtung eingesetzt ist. Die Größe und Form des Nockenfingers ist derart gewählt, dass er die Nockenflächen nur dann betätigt, wenn das blanke Ende der Faser vollständig in die Aufnahmeeinrichtung eingesetzt ist.
Das erfindungsgemäße Verbindungsteil ist insbesondere für den Einbau nach Spalt- und-Abschrägvorgängen geeignet und erzielt durch die vor dem Festklemmen auf die abgeschrägten Faserendflächen aufgebrachte Drucklast eine verbesserte Leistung sowohl hinsichtlich des Einsetzverlustes als auch der Rückstrahlung. Die Endflächen sind elastisch abgeflacht aneinander angeordnet, so dass keine Luft zwischen die Endflächen geraten kann. Die Endflächen können wahlweise in einem Winkel gespalten sein, um die Rückstrahlung weiter zu verbessern.
Für die Aufnahmeeinrichtung kann ein dem Stand der Technik entsprechendes Klemmelement verwendet werden, hierin wird jedoch ein neuartiges Element präsentiert, dass zusätzliche Vorteile bei der Herstellung und Verwendung des Verbindungsteils bietet. Dieses neue Klemmelement weist zwei Plattenelemente auf, von denen jedes eine Faserkontaktfläche besitzt, wobei mindestens eine Faserkontaktfläche eine darin ausgebildete Faseraufnahmenut enthält. Die Ränder der Platten sind miteinander ausgerichtet und mit einer geteilten Rohrfeder zusammengehalten. Mindestens ein Plattenelement verjüngt sich vorzugsweise in der Dicke in Richtung des befestigten Rands, so dass die Platten an den den festgeklemmten Rändern gegenüberliegenden Enden voneinander beabstandet sind. Mindestens eines der Plattenelemente ist mit einer Stiftaufnahmenut und einem darin befindlichen Stift versehen, die im wesentlichen parallel zu der Faseraufnahmenut verläuft und als Drehpunkt dient, damit die Platten entlang einer von dem Stift gebildeten Achse schwenkbar sind. Die geteilte Rohrfeder erzeugt eine präzise kontrollierte Last entlang den Rändern der Platten, wodurch die gegenüberliegenden Ränder mit einer Kraft, die ausreicht, um die kontrollierte Last der geteilten Rohrfeder zu überwinden, (innerhalb des Führungsrohrs) miteinander verklemmt werden können. Die V- förmige Faseraufnahmenut kann im Werk vorgeformt werden, und zwar durch Gleitenlassen einer weiteren Faser in das Klemmelement, Aktivieren des Elements um die Faser, Deaktivieren des Elements und Entfernen der Faser aus dem Element. Die Platten können aus einem Material mit einem geeigneten Wärmedehnungskoeffizienten gefertigt sein, um ein Kriechen der Faserendflächen während periodischer Temperaturänderungen zu vermeiden. Mit diesem neuen Element wird eine verbesserte Leistung hinsichtlich wiederholter erneuter Kopplungen erzielt, eine Einrichtung zum Einbauen, Greifen und Entlasten der Faser auf ihrer Pufferbeschichtung bereitgestellt, ein Schutz der blanken Glasfaser und der gespaltenen/abgeschrägten Faserendfläche geboten und Führungs- und Ausrichtungsmerkmale bereitgestellt, die sicherstellen, dass das Faserende in das Faserausrichtelement eintreten kann, ohne sich aufzuhängen.

Figurenkurzbeschreibung

Die Erfindung wird am besten anhand der beiliegenden Zeichnung verständlich. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen faseroptischen Verbindungsteils;
Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Verbindungsteils;
Fig. 3 eine geschnittene Draufsicht des in Fig. 1 gezeigten Verbindungsteils;
Fig. 4 eine perspektivische Explosionsansicht des in Fig. 1 gezeigten Verbindungsteils;
Fig. 5 eine Seitenansicht eines alternativen Faserausricht- und -festklemmelements gemäß der vorliegenden Erfindung, das in Zusammenhang mit dem in Fig. 1 gezeigten Verbindungsteil verwendet wird;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Verbindungsteil-Aufbewahrungsbehälters mit mehreren in Fig. 1 gezeigten Verbindungsteilen;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Verbindungsteils, das für den Einbau in eine Frontplatte vorgesehen ist;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Verbindungsteils in Doppelkonfiguration; und
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Verbindungsteils mit einem Stecker und einer Fassung anstelle von zwei Steckern und einer gemeinsamen Aufnahmeeinrichtung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Die Figuren und insbesondere Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform 10 des erfindungsgemäßen faseroptischen Verbindungsteils. Das Verbindungsteil 10 weist im wesentlichen ein Gehäuse oder eine Aufnahmeeinrichtung 12 mit zwei offenen Enden auf, die jeweils zwei Steckeranordnungen 14 und 16 aufnehmen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Steckeranordnung 14 für eine 250 um große Optikfaser 18 vorgesehen, während die Steckeranordnung 16 für eine 900 um große Optikfaser 20 vorgesehen ist. Obwohl das Verbindungsteil 10 für das Verbinden unterschiedlicher Fasern geeignet ist, kann es selbstverständlich gleichermaßen zum Verbinden von Fasern mit identischer Größe verwendet werden. Das Verbindungsteil 10 ist für Einmoden- oder Mehrmoden-Fasern verwendbar.
Details der Konstruktion der Aufnahmeeinrichtung 12 und der Steckeranordnungen 14 und 16 sind in Fig. 3 und 4 gezeigt. Die Steckeranordnung 14 weist eine rohrförmige Faserschutzvorrichtung 22, eine Schutzvorrichtungs- Feder 24, eine Buchse 26, ein Buchsengehäuse 28, einen Buchsenring 30, eine Buchsenfeder 32, einen Steckerkörper 34, eine Steckerkörperfeder 36, ein Steckergehäuse 38 und ein (in Fig. 2 und 3 nicht gezeigtes) Entlastungselement 40 auf. Alle diese Komponenten, mit Ausnahme der Druckfedern, sind vorzugsweise aus einem haltbaren spritzgießbaren Polymer, wie z. B. Polyethersulfon (PES), Polycarbonat (im Handel als LEXAN bekannt), Polyarylsulfon (bei Amoco unter dem Markennamen RADEL erhältlich), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyphenylensulfid (PPS), Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherimid (PEI), Flüssigkristallpolymeren oder Acrylnitrilbutadienstyrol gefertigt. Diese Teile passen in der in Fig. 4 gezeigten Reihenfolge zusammen. Die Faserschutzvorrichtung 22 gleitet in den Steckerkörper 34 hinein und aus diesem hinaus und ist von der Feder 24 in Richtung des vorderen Endes der Steckeranordnung 14, d. h. in Richtung der Aufnahmeeinrichtung 12, vorgespannt. Erhebungen oder Vorsprünge 42 stehen von dem Rand der Faserschutzvorrichtung 22 ab, um in in den Seiten des Steckerkörpers 34 ausgebildete Schlitze 44 einzugreifen und ein vollständiges Austreten der Schutzvorrichtung 22 aus dem Steckerkörper 34 und ein Drehen des Steckerkörpers 22 zu verhindern. Das vordere Ende der Faserschutzvorrichtung 22 weist eine Wand mit einem Loch auf, das mit dem Außendurchmesser des vorderen Endes konzentrisch und ungefähr 0,05 mm (0,002") größer als der Faserdurchmesser ist. Das Anschlussende der Faser 18 gleitet durch dieses Loch und wird präzise positioniert, wenn sich die Schutzvorrichtung 22 beim Einsetzen der Steckeranordnung 14 in die Aufnahmeeinrichtung 12 in den Steckerkörper 34 bewegt. Das genaue Ausrichten des Endes der blanken Faser mit dem Eintrittsmerkmal auf dem Klemmelement verhindert eine Beschädigung des blanken Endes der Faser während des Einsetzens. Beim Entfernen des Steckers gewährleistet die auf die Schutzeinrichtung aufgebrachte Kraft das vollständige Zurückziehen des blanken Endes der Faser in die Schutzvorrichtung vor dem Entfernen des Schutzvorrichtung aus der Aufnahmeeinrichtung, wodurch das blanke Ende der Faser geschützt wird.
Der 250 um große Faserpufferteil ist in die 3-backige Buchse 26 eingeklemmt, die in das Buchsengehäuse 28 passt. Die Buchse 26 und das Buchsengehäuse 28 können sich axial ungefähr 1,3 mm (0,050") in dem Steckerkörper 34 bewegen, wobei die Feder 32 eine Vorbelastung der Buchsenanordnung in Richtung des vorderen Endes der Steckeranordnung von ungefähr 0,9 N (0,2 lbs) bewirkt. Das Steckergehäuse 38 schnappt passend in die Außenseite des Steckerkörpers 34 ein und gleitet relativ zu dem Steckerkörper 34 gegen die andere Vorbelastungsfeder 36. Ein Boot-Element 40 bewirkt eine Entlastung der Biegebelastung des Faserpufferteils, das aus dem hinteren Ende des Steckers austritt.
Die Steckeranordnung 16 weist eine ähnliche Faserschutzvorrichtung 46, eine Schutzvorrichtungs-Feder 48, einen Steckerkörper 50, eine Steckerkörperfeder 52, eine Buchse 54, ein Steckergehäuse 56 und ein weiteres (in Fig. 2 und 3 nicht gezeigtes) Entlastungselement 58 auf. Alle diese Komponenten (auch hier mit Ausnahme der Druckfedern) sind ebenfalls vorzugsweise aus einem spritzgießbaren Polymer gefertigt. Wie bei der Steckeranordnung 14 wird die Faserschutzvorrichtung 46 durch nach außen vorstehende Schnappmerkmale im Steckerkörper 50 festgehalten und kann gleiten, sich jedoch nicht drehen. Die Feder 48 bewirkt eine Vorbelastung der Schutzvorrichtung 46 in Richtung des vorderen Endes der 900 um großen Steckeranordnung, d. h. in Richtung der Aufnahmeeinrichtung 12. Die Buchse 54 passt in den Steckerkörper 50 und klemmt den 900 um großen Faserpufferteil fest, wenn die Buchse vollständig axial im hinteren Teil des Steckerkörpers 50 sitzt. Das Steckergehäuse 56 schnappt ebenfalls passend in den Steckerkörper 50 ein, um eine Gleitbewegung zu begrenzen, und die Feder 52 bewirkt eine Vorbelastung zwischen dem Steckergehäuse 56 und dem Steckerkörper 50.
Die Steckeranordnungen weisen Merkmale auf zusammenpassenden innenliegenden Komponenten auf, die einen vollständigen Zusammenbau der Steckereinheiten im Werk ermöglichen, um die Anzahl von vor Ort verwendeten Teilen zu reduzieren und die Einbaufreundlichkeit zu maximieren. Diese Merkmale ermöglichen es dem Einbauer, das Faserende einfach vorschriftsgemäß vorzubereiten und in die Steckeranordnung einzusetzen und mit einem kleinen Werkzeug die Schutzvorrichtung vollständig zurückzuziehen, wodurch die Buchse aktiviert und die Faser an der Steckeranordnung befestigt wird, so dass diese Faser anschlussbereit ist. Bei Faserbruch stellen diese Merkmale Einrichtungen zum Deaktivieren des Anschlusses durch Verlagern der Buchse in einem Montagewerkzeug bereit und ermöglichen ein Entfernen der Faser. Das Faserende kann dann erneut vorbereitet und erneut installiert werden, wie oben beschrieben.
Die Aufnahmeeinrichtung 12 weist ein Basisteil 60, eine Kappe 62, ein innenliegendes Führungsrohr 64 und ein Klemmelement 66 auf. Das Basisteil 60 und die Kappe 62 bilden zusammen den äußeren Teil der Aufnahmeeinrichtung und können aus einem beliebigen haltbaren spritzgießbaren Polymer gefertigt sein. Das Führungsrohr 64 kann auch aus einem solchen spritzgießbaren Material hergestellt sein. Das Führungsrohr 64 schnappt passend in die Mitte des Aufnahmeeinrichtungs-Basisteils 60 ein und weist kreisförmige Endports auf, die mit der V-Nut im Klemmelement 66 ausgerichtet sind, wenn das Element in das Führungsrohr 64 eingebaut ist.
Das Klemmelement 66 ist vorzugsweise aus einem metallischen Material ausgestanzt, und hier wird die V-Nut-Technik ähnlich der im US-Patent Nr. 5,189, 717 beschriebenen angewandt. Das Klemmelement 66 weist zwei im wesentlichen ebene Platten auf, die entlang ihres Längsrands durch ein elastisches Gelenk miteinander verbunden sind. Die Platten sind normalerweise um die Gelenkachse leicht geöffnet, vorzugsweise in einem Winkel von ungefähr 1 bis 8 Grad. Die Innenfläche einer der Platten weist eine V-förmige Faserausrichtnut und die Hälfte des Fasereinführteils (trichterförmiger Eindruck) an jedem Ende der V-Nut auf, wo es in einer Distanz von dem Gelenk von ungefähr ¹/&sub4; der Plattenbreite aus dem Außenrand der Platte austritt. Die V-Nut verläuft parallel zu dem Gelenk. Die Innenfläche der anderen Platte ist im wesentlichen eben, mit Ausnahme der anderen Hälfte des Fasereinführtrichters, der mit den Einführ-Details in der gegenüberliegenden Platte ausgerichtet ist. Die Fasereinführteile gewährleisten, dass die Faser gleichmäßig in die in dem Element ausgebildete V-Nut geführt wird, wenn die Steckeranordnungen 14 und 16 in die Verbindungsteil-Aufnahmeeinrichtung eingesetzt sind.
Die V-förmige Faserausricht- und festklemmnut ist in der Elementplatte in die Tiefe eingestanzt, so dass die Außenfläche der Faser mit ungefähr 20% ihres Durchmessers aus der V-Nut vorsteht. Wenn sich die Platten oder Beine des Elements in der geöffneten oder gespreizten Position befinden, besteht somit genug Platz zwischen der ebenen Fläche der einen Platte und den Seiten der V-Nut in der anderen Platte, um ein Einsetzen einer Faser in die Enden der V- Nut und ein Gleiten entlang der V-Nut ohne wesentlichen Widerstand zu ermöglichen. Die Passung zwischen der V-Nut und der gegenüberliegenden Plattenfläche ist jedoch nicht groß genug, um ein Austreten der Faser aus der V- Nut oder ein Überlappen zweier abgeschrägter Fasern zu ermöglichen, wenn diese von entgegengesetzten Enden der V-Nut eingesetzt werden. Wenn die oberen Ränder der beiden dem Gelenk gegenüberliegenden Platten zusammengeschoben werden, wird der Abstand zwischen der gegenüberliegenden Platte und der V-Nut kleiner. Im entspannten (nicht aktivierten) Modus sind die beiden Beine des Elements weit genug auseinandergespreizt, um das Einsetzen einer optischen Faser in gegenüberliegende Enden der V-Nut zu ermöglichen, so dass sich die Verbindungsstelle zwischen den Faser ungefähr in der Mitte des Elements befindet. Wenn das Element aktiviert oder geschlossen ist (wie nachstehend erläutert), sind die Beine des Elements um das elastische Gelenk zusammengedrückt und die Fasern in der V-Nut festgeklemmt. Es ist ferner möglich, ein Element vorzusehen, bei dem die Faseraufnahmenuten in beiden Platten ausgebildet sind. Es kann vorteilhaft sein, diese Nuten durch Einklemmen einer einzelnen Faser zwischen den Nuten im Werk vorzuformen, um eine gleichmäßigere Nutoberflächenbeschaffenheit und Ausrichtung der Fasern zu erzeugen. Es können mehrere Nuten für die Verwendung bei einem Faserband hergestellt werden.
Das in Fig. 4 gezeigte Faserausricht- und -klemmelement 66 wird z. B. mittels Präge-, Stanz- und Faltvorgängen aus einer einzelnen Bahn aus Metall oder Polymermaterial hergestellt. Dieses Element ist dem in dem faseroptischen Fibrlok-Spleiß verwendeten sehr ähnlich. Es ist jedoch möglich, andere Konfigurationen vorzusehen, wie z. B. ein Element, das zwei separate Platten aufweist, die mit einer Rohrfeder befestigt sind, wie nachstehend genauer erläutert.
Das Klemmelement 66 passt in eine Tasche 68 im oberen Teil des Führungsrohrs 64. Flexible angelenkte Klappen mit Nockenflächen 70 und 72 auf ihren oberen Außenrändern sind auf beiden Seiten der Tasche 68 vorgesehen. Die Nockenflächen berühren entsprechende Nockenflächen auf den Betätigungsfingern 74 und 76, die von den vordem Enden des Steckergehäuses 14 bzw. 16 vorstehen, wenn die Stecker in die Aufnahmeeinrichtung geschoben sind. Die Nockenflächen auf den Steckerfingern 70 und 72 berühren die Außenseite der abgeschrägten Klappen 70 und 72 und drücken die Klappen zusammen, wenn beide Steckeranordnungen 14 und 16 vollständig in die Aufnahmeeinrichtung 12 eingesetzt sind.
In der geöffneten Position besteht ausreichend Platz zwischen den Klappen, so dass das Element von einer Seite zur anderen schwenken oder schaukeln kann, vorzugsweise in einem Winkel von ungefähr 5 bis 10 Grad. Wenn nur eine Steckeranordnung eingesetzt ist, drückt der Betätigungsfinger von dem Steckergehäuse die entsprechende abgeschrägte Klappe in Richtung der Mittellinie der Tasche 68, da jedoch die andere Klappe keinerlei Berührung hat, schwenkt das Element 66 zu einer Seite der Tasche 68 und schließt sich somit nicht über der Faser oder klemmt sie in der V-Nut fest. Wenn jedoch der andere Stecker eingesetzt ist, drückt sein Betätigungsfinger die gegenüberliegende abgeschrägte Klappe in Richtung der Mittellinie der Tasche 68 zurück und schließen sich, da das Element jetzt gezwungenermaßen an beide abgeschrägte Klappen anstößt, die Elementplatten und klemmen die in der V-Nut befindlichen Fasern fest. Somit erfolgen sämtliche Faserschutz-, -führungs-, - zentrier- und -festklemmoperationen während des Steckereinsetz- und -entfernungsvorgangs. Die auf der Außenseite des Aufnahmeeinrichtungs-Basisteils 60 und den Steckergehäusen 38 und 56 vorgesehenen Einrastmerkmale sorgen für eine lösbare Befestigung der Steckeranordnungen 14 und 16 an der Aufnahmeeinrichtung 12. Das Einsetzen der Verbindungsstecker in die Aufnahmeeinrichtung bewirkt, dass Vorsprünge auf den Seiten jedes Steckergehäuses 38 und 56 unter die Einrastteile der Daumen-Einrastmerkmale gleiten. Wenn die Vorsprünge die Einrastteile freigeben, bewegen sie sich gemeinsam zurück und halten die Verbindungssteckergehäuse in ihrer Position in der Aufnahmeeinrichtung. Zum Freigeben jedes Verbindungssteckers werden die Daumen-Einrastmerkmale in Richtung des Verbindungssteckerkörpers gedrückt, wodurch die Einrastteile von den Vorsprüngen auf den Steckergehäusen gelöst werden und es den Gehäusen und den Verbindungssteckerkörpern ermöglicht wird, sich aus der Verbindungsteil-Aufnahmeeinrichtung zurückzubewegen.
Die Aufnahmeeinrichtungskappe 62 greift mit Einrastfingern 78 auf dem Aufnahmeeinrichtungs-Basisteil 60 an, wodurch das Element 66 und das Rohr 64 festgehalten werden und der Zusammenbau des Verbindungsgehäuses abgeschlossen wird. Die Kappe 62 weist ferner Flächen und Wandstrukturen 80 auf, die die ebene, nicht abgeschrägte gegenüberliegende Fläche der Betätigungsfinger 74 und 76 stützen, um zu verhindern, dass sich die Finger aufgrund der Berührungs- und Angreifkraft zum Schließen des Klemmelements 66 nach außen biegen. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann die Kappe zum Ersetzen des Klemmelements 66 in dem Fall, dass z. B. eine darin befindliche Faser bricht oder Schmutz in das Element eintritt, entfernt werden. Es kann ein kleines Werkzeug erforderlich sein, das die Finger 78 zusammendrückt, so dass sich diese aus den dazu passenden Löchern im Basisteil 60 lösen können, um die Kappe 62 freizugeben. Die Aufnahmeeinrichtung 12 und der Stecker 14 können Rippen 82 bzw. 84 (Fig. 1) aufweisen, die ein besseren Greifen für Daumen und Finger ermöglichen.
Fig. 5 zeigt eine neuartige Ausbildung eines Klemmelements 90, das gegenüber dem einstückigen Element 66 mehrere Vorteile bietet, hauptsächlich deshalb, da das Element 90 aus einer größeren Anzahl von Materialien gefertigt sein kann, insbesondere solchen, die eine größere Verschleißfestigkeit und Härte aufweisen als das Material des einstückigen gefalteten Elements 66. Das neue Element 90 weist im wesentlichen zwei im wesentlichen ebene rechteckige Platten 92 und 94 auf, die sich entlang einem Rand 96,98 leicht verjüngen. Diese Ränder sind miteinander abgeglichen dargestellt und obwohl dies die bevorzugte Variante ist, ist es nicht erforderlich, dass sie genau miteinander ausgerichtet sind, sondern es genügt, dass die wirksamen Ränder der Platten im wesentlichen miteinander ausgerichtet sind, um die nachstehend beschriebene Schwenkbewegung zu bewirken. Flache V-Nuten 100 und 102 sind in diesem sich verjüngenden Bereich jeder Platte ausgebildet. Auf der ebenen Rückseite der Elementplatten und an dem sich verjüngenden Ende sind tiefere Nuten 104 und 106 etwas näher am Rand des sich verjüngenden Endes des Elements ausgebildet. Eine der ebenen Elementplatten 92 weist eine V-förmige Faserpositionier- und -festklemmnut 108 mit einem V- förmigen Einführport an jedem Ende der V-Nut auf. Die gegenüberligende Elementplatte 94 weist ein Paar als Gegenstück ausgebildete halbkonusförmige Fasereinführnuten 110 auf. Die Platten 92 und 94 werden von einem geteilten Federrohr 112 zusammengehalten, dessen Beine in die Nuten 104 und 106 auf der Rückseite der Platten 92 und 94 passen. Wie oben in Zusammenhang mit dem Element 66 beschrieben, können zwei Nuten ausgebildet sein, und zwar eine in jeder Platte, anstelle nur einer Nut mit einer ebenen Stützfläche. Das Federrohr 112 ist vorzugsweise aus einem metallischen Material gefertigt, wie z. B. Berylliumkupfer oder rostfreiem Stahl, und wird in leicht geöffnetem Zustand gehalten, damit es über die Elementplatten und in die Positioniernuten passt. Diese Konfiguration erzeugt die Bedingung einer leichten Vorbelastungskraft zwischen den Platten 92 und 94.
Ein Ausricht- und Schwenkstift 114 kann wahlweise in zusammenpassende V- Nuten 100 und 102 in dem dickeren Abschnitt der sich verjüngenden Region der Elementplatten eingesetzt sein. Der Stift 114 dient als Dreh- oder Gelenkpunkt und hält beide Platten 92 und 94 in korrekt miteinander ausgerichteter Position, wenn die äußeren Ränder der Platten gegenüber den sich verjüngenden Abschnitten während des Festklemmens der Fasern zusammengedrückt werden. Im offenen Zustand drückt das Federrohr gegen die Außenseite jeder Platte und zwingt die Platten am Gelenkstift 114 und auch entlang den Rändern des dünnen Teils des sich verjüngenden Abschnitts jeder Platte miteinander in Kontakt. In der offenen Position sind die Innenränder der Platten 92 und 94 vorzugsweise in einem Winkel von ungefähr 5 Grad relativ zueinander angeordnet. Diese Öffnung ist groß genug, damit 125 um große Optikfasern leicht von gegenüberliegenden Rändern der Platten in die V-förmigen Faserpositioniernuten 108 eingesetzt werden können. Die Fasern weisen einen Abstand von ungefähr 15 bis 25 um zwischen den beiden Seiten der V-Nut und der dazu passenden ebenen Fläche der gegenüberliegenden Platte auf. Dieser Abstand gewährleistet, dass die Faserendflächen (insbesondere die abgeschrägten Endflächen) in den V-Nuten miteinander in Berührung kommen, ohne dass es den Fasern ermöglicht wird, während des Einsetzens in der Mitte der V-Nut aneinander vorbeizulaufen. Die halbtrichterförmigen Fasereinführmerkmale auf den Elementplatten stellen sicher, dass die Fasern während des Einsetzvorgangs leicht in die V-Nut hineingelangen.
Bei Verwendung in Zusammenhang mit dem Verbindungsteil 10 werden gespaltene und abgeschrägte Fasern von entgegengesetzten Enden des Elements 90 eingesetzt, und ihre Endflächen berühren sich ungefähr in der Mitte des Elements. Die Fasern werden vorzugsweise mit einer in Längsrichtung wirkenden Last von ungefähr 0,9 N (0,2 lbs) aufeinander zu gedrückt, was dazu führt, dass die gespaltenen Faserendflächen mit einem reduziertem Bereich elastisch abgeflacht aneinander angeordnet sind, wodurch Einsetzverlust und Rückstrahlung reduziert werden. Zum Festklemmen der Fasern in der V- Nut werden die sich nicht verjüngenden Ränder der Elementplatten zusammengedrückt (wie beim Element 66), wodurch bewirkt wird, dass die Platten 92 und 94 anfangs um den Schwenkstift geschwenkt werden und die sich verjüngenden Ränder der Elemente außer Kontakt gebracht werden. An einem bestimmten Punkt beim Bewegen der Elemente aufeinander zu wird der Raum zwischen der V-förmigen Faserfestklemmnut und den Fasern kleiner und werden die Fasern festgeklemmt. Ein zusätzliches Verschließen der Oberteile der Elementplatten bewirkt schließlich, dass die Platten vollständig mit der Faser in Kontakt stehen und sich außer Kontakt mit dem Gelenkstift bewegen. Die Klemmkraft in dem Federrohr führt nun eine akkurate Steuerung der auf die Fasern wirkenden Klemmkräfte durch. In der Theorie kann durch die Dimensionierung des Federrohrs derart, dass es diese Kraft erzeugt, ein beliebiger Klemmkraftpegel akkurat auf die Fasern aufgebracht werden; eine Kraft von ungefähr 44,5 N (10 lbs) wird bevorzugt. Wenn die Fasern im Durchmesser leicht voneinander abweichen, ist vorteilhafterweise die elastische Verformung des Federrohrs an einem Ende größer als am anderen Ende, um die Abweichung im Faserdurchmesser aufzunehmen. Somit ist das Element 90 besonders für blanke Faserverbindungsteile, wie das erfindungsgemäße Verbindungsteil, geeignet, bei dem axial vorbelastete gespaltene und abgeschrägte Fasern verwendet werden.
Das Klemmelement 90 bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber dem bestehenden, vollständig aus Aluminium bestehenden Element, insbesondere wenn es zum Verbinden blanker Fasern verwendet wird. Bei dem Fibrlok-Element sind das Gelenk und das Element einstückig ausgebildet und aus dem gleichen Material gefertigt. Das Ausbilden dieses Gelenks in dem Element macht es erforderlich, dass das Material des Elements anfangs stark verformbar ist und sich dann verfestigen kann, um ihm über einen sehr kurzen Bewegungsbereich die Eigenschaften eines elastischen Gelenks zu verleihen. Dies begrenzt die Anzahl von Materialien, die zum Herstellen des Elements in dieser Konfiguration zur Verfügung stehen. Bei der neuen Zweiplatten-Elementkonfiguration mit dem Federrohr und dem Gelenkstift kann das Elementplattenmaterial anhand der wünschenswertesten Eigenschaften hinsichtlich der Herstellung, um das Auftreten von Oberflächenpartikeln zu verhindern, hinsichtlich der Verschleißfestigkeit und Härte, um Fasereindrücke in dem V-Nutbereich zu verhindern, sowie hinsichtlich einer einfachen Reinigung, eines niedrigen Wärmedehnungskoeffizienten (weniger als 12 · 10&supmin;&sup6; Inch/Inch/ºF) und Beständigkeit gegen chemischen Angriff ausgewählt werden. Bei dieser Freiheit mit Blick auf die Konfiguration kann ein viel größerer Bereich von Elementmaterialien in Betracht gezogen werden. Einige Materialien, die wünschenswerte Eigenschaften für das Element 90 aufweisen können, umfassen rostfreien Stahl, Titan, Keramik, Glas und möglicherweise einige Polymere mit niedrigem Wärmekoeffizienten und hoher Steifigkeit. Das Element 90 kann leichter herzustellen sein als das bestehende Element, da der erforderliche Gelenkform- und -faltvorgang entfällt, da weniger Material beim Formvorgang verschoben werden muss und da das Flachmaterial für das Element robuster und reinigungsfreundlicher ist. Es wird erwartet, dass das separate Federrohr gleichmäßigere Faserfestklemmkräfte erzeugt, selbst wenn die Platten über einen größeren Verschiebungsbereich geschlossen werden. Das Federrohr 112 kann die gewünschten auf die Faser wirkenden Faserfestklemmkräfte erzeugen, selbst wenn das Element weiter als erforderlich geschlossen ist. Bei der dem Stand der Technik entsprechenden Elementkonfiguration kann ein Über-Schließen des Elements dazu führen, dass sich das Gelenk dehnt oder deformiert, wodurch anfangs sehr hohe Faserfestklemmkräfte erzeugt werden. Bei nachfolgenden Schließvorgängen kann das deformierte Gelenk keine adäquaten Kräfte zum Festklemmen der Fasern in der V-Nut erzeugen.
Obwohl das neue Element-Konzept primär zu Verbindungszwecken konzipiert ist, ist es auch für Spleiß-Anwendungen geeignet, d. h. für die permanente Verbindung von Optikfasern. Das frühere Element in dem Fibrlok-Spleiß verändert seine Länge bei Temperaturänderungen. Es wird davon ausgegangen, dass sich dadurch die Faserendflächen leicht voneinander weg und wieder aufeinander zu bewegen, wenn das Element seine Länge während der Temperaturzyklen verändert. Es wird ferner angenommen, dass die Vor- und Rückbewegung der Faserendflächen bewirkt, dass das in den Spleißen verwendete Index-Anpassungsgel um die Faserenden fließt und möglicherweise Luftblasen erzeugt werden oder Schmutzpartikel in das Gel zwischen den Faserkernen eingetragen werden und einen Teil des durchgelassenen Lichts blockieren. Ein Elementmaterial mit einem sehr niedrigen Wärmedehnungskoeffizienten wäre daher geeignet, die Möglichkeit der Gelbewegung und der damit verbundenen Bildung von Gasblasen oder dem Eintragen von Schmutzpartikeln zwischen die Faserendflächen in der Kernregion der Fasern zu eliminieren. Es hat auch Fälle gegeben, in denen die anfängliche Menge an zusammengesetzten, dem Stand der Technik entsprechenden Spleißen wegen bei der Herstellung in die V-förmige Faserfestklemmnut im Aluminiumelement eingetragenem Schmutz reduziert worden ist. Durch Verwendung eines Elements, wie z. B. des Elements 90, das aus einem Material gefertigt ist, welches einer stärkeren Reinigung standhalten kann, ohne dass die V-Nut beschädigt wird, würde die anfängliche Zusammenbauquote oder den Prozentsatz an verlustarmen Spleißen erhöhen. Aufgrund des großen Bereichs von Elementplattenmaterialien, die für das Element mit der neuen Konfiguration verwendet werden können, wird damit gerechnet, dass ein "saubereres" Element für die Spleißbildung bereitgestellt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verbindungsteil ist für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen geeignet. Fig. 1-4 zeigen ein Verbindungsteil 10, das in einem Behälter montiert ist, wobei beide Faserstecker in die Enden der Aufnahmeeinrichtung einsetzt sind. Bei dieser Ausführungsform weist die Verbindungsteil-Aufnahmeeinrichtung 12 keinen nach außen vorstehenden Befestigungsflansch auf, sondern einen innenliegenden Hohlraum, der an einem Befestigungsstift 116 auf einer ebenen Platte angreift, wie er sich im unteren Teil eines Verbindungsteilaufbewahrungs-/Fasermanagementbehälter 118 befinden kann, wie in Fig. 6 gezeigt. Die äußere Form dieser Ausführungsform mit einem in einem Behälter montierten Verbindungsteil ist so klein wie möglich gehalten, so dass die Verbindungsteile einander benachbart positioniert werden können und so wenig Volumen wie möglich einnehmen. Der Behälter 118 kann bis zu 4 Verbindungsteile enthalten. Die Stifte 116 sind hohl, so dass ein stiftartiges Werkzeug durch den hohlen Teil eingesetzt werden kann, um das Verbindungsteil von dem Stift hoch- und aus dem Behälter herauszuheben, so dass ein einzelnes Verbindungsteil leicht zugänglich ist. Dieses System ist besonders für Anwendungen mit in der Grundstellung befindlichen Fasern geeignet. Bei der in Fig. 1-4 und 6 dargestellten Konfiguration ist der 250 um große Stecker federvorbelastet, die Faser in dem 900 um großen Stecker ist jedoch fest in dem Stecker befestigt und nicht federbelastet. Obwohl die beiden in Fig. 1-4 gezeigten Stecker unterschiedlich ausgebildet sind, können sie auch die gleiche Ausgestaltung aufweisen, solange mindestens ein Stecker eine Einrichtung zum Vorbelasten einer Faser gegenüber der anderen besitzt. Die Vorrichtung bringt vorzugsweise eine Drucklast von mindestens 0,09 N auf die Anschlussendflächen der Fasern auf. Das Innere des Behälters 118 kann mit einer oder mehreren Spulen zur Aufnahme übermäßigen Faserdurchhangs versehen sein. Es können sehr dünne Spulen vorgesehen sein, die auf einem in den (nicht gezeigten) Behälterboden eingeformten Stift gestapelt sind, so dass einzelne Fasern separat auf die Spulen aufgewickelt werden können und später durch Entfernen der Spulen über der gewünschten Faser zugänglich sind, ohne dass die anderen einzelnen Fasern manipuliert (und möglicherweise beschädigt) werden.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform 120 des erfindungsgemäßen Verbindungsteils, das mit einem nach außen vorstehenden Befestigungsflansch 122 mit Befestigungslöchern 124 ausgeführt ist. Das Verbindungsteil 120 ist auf eine (nicht gezeigte) Verbindungsteilplatte montiert, die Teil einer Faserverteilungseinrichtung ist. Das auf die Platte montierte Verbindungsteil 120 kann in Mittenabständen positioniert sein, so dass einzelne Verbindungsteile ohne Beeinträchtigung benachbarter Verbindungsteile oder deren Fasern mit dem Finger gegriffen werden können.
Fig. 1-4 und 6-7 zeigen erfindungsgemäße Ausbildungen, die zum Verbinden diskreter Fasern geeignet sind, welche in einzelnen Verbindungsteilsteckern befestigt sind. Fig. 8 zeigt eine weitere Ausbildung, bei der zwei diskrete Verbindungsteile ähnlich dem Verbindungsteil 10 zum Herstellen eines Doppel- Faserverbindungsteils 130 zu einer Einheit zusammengefasst worden sind. Die Verbindungsteilstecker 132 und 134 in dem Doppel-Verbindungsteil 130 weisen zwei federbelastete Faserschutzvorrichtungen, Faservorbelastungseinrichtungen (Federn) und Faserfestklemmeinrichtungen (Buchsen) auf. Das Doppel-Verbindungsteilgehäuse oder die Aufnahmeeinrichtung 136 enthält zwei Ausrichtelemente und zwei Gruppen von Eingangsports für die innenliegenden Faserführungsteile der Doppel-Verbindungsteilstecker. Die Faserbeabstandung beträgt bei dieser Ausgestaltung des Verbindungsteils vorzugsweise ungefähr 8 mm.
Die in Fig. 1-4 und 6-8 gezeigten Ausgestaltungen sind STECKER-GEHÄUSE- STECKER-Ausgestaltungen; es ist jedoch auch möglich, ein erfindungsgemäßes Verbindungsteil zu konfigurieren, bei dem die gleichen Verbindungsverfahren angewandt werden wie bei der STECKER-GEHÄUSE-STECKER-Konfiguration, wobei jedoch einer der Stecker fest in das zentrale Gehäuse integriert ist. Diese Art von Verbindungsteil 140 wird als STECKER-UND-FASSUNGS- Konfiguration bezeichnet und weist, wie in Fig. 9 gezeigt, im wesentlichen einen einzelnen Stecker 142 ähnlich dem Stecker 14 oder 16 und eine Fassung 144 mit einem Klemm- und Ausrichtelement 90 sowie Funktionsteile des anderen Steckers auf, die alle in einer einzigen Einheit zusammengefasst sind. Das Verbindungsteil 140 ist insbesondere für solche Anwendungen geeignet, bei denen eine Faser-Neuanordnung nur auf einer Seite des Verbindungsteils (z. B. vor der Platte) erfolgt. Die Faser auf der anderen Seite des Verbindungsteils (hinter der Platte) ist dauerhaft befestigt und wird nicht neu angeordnet. Durch das Kombinieren der Stecker mit dem Ausrichtungsgehäuse zum Herstellen einer Verbindungsteilfassung werden die Anzahl von für das Verbindungsteil benötigten Teilen, die Größe des Verbindungsteils und möglicherweise die Kosten für das Verbindungsteil reduziert. Wie in den Patentansprüchen verwendet, umfasst der Ausdruck "Aufnahmeeinrichtung" die Doppel-Steckeraufnahmeeinrichtung 12 und Fassung 144.
Die Benutzung eines der oben beschriebenen Verbindungsteile ist einfach. Wenn die Fasern abgeschrägt, gereinigt und untersucht worden sind, werden sie in die Verbindungsteilstecker eingebaut. Das Abschrägen kann z. B. mit den in der US-Patentanmeldung Nr. 08/122,755 beschriebenen Werkzeuge erfolgen. Dies geschieht zunächst durch Einbauen eines der vollständig zusammengebauten leeren Verbindungsteilstecker (der kein Boot-Element aufweisen) in ein kleines Betätigungswerkzeug oder eine Vorrichtung. Dieses (nicht gezeigte) Werkzeug ist eine Einrichtung zum 1) Führen der vorbereiteten Faser in den Verbindungsteilstecker, 2) Bereitstellen eines Längenanschlags für die Faserspitze, so dass die korrekte Menge an blanken Glasfasern in dem Verbindungsteilstecker vorhanden ist, und 3) Betätigen der Buchse in dem Verbindungsteilstecker zum Festklemmen auf dem Faserpufferteil und Befestigen der Faser in dem Verbindungsteilstecker ohne Verwendung von Klebern oder Crimpwerkzeugen. Die vorbereitete Faser wird durch das Faser-Biegeentlastungs-Boot-Element eingesetzt, und das Boot-Element gleitet die Faser hinab und aus dem Weg. Ein vollständig zusammengebauter Verbindungsteilstecker wird dann in das Einbauwerkzeug eingesetzt, und das gespaltene und abgeschrägte Ende der Faser wird in das hintere Ende des Verbindungsteilssteckers eingesetzt. Die Faser wird in Richtung des Faserschutzvorrichtungsendes des Verbindungsteils geschoben, bis die abgeschrägte Spitze der Faser einen vor der leicht zurückgezogenen Faserschutzvorrichtung angeordneten Anschlag berührt. Wenn sich die Faser in der gewünschten Position befindet, betätigt ein Benutzer einen Griff des Einbauwerkzeugs, der die Buchse axial in das Buchsengehäuse drückt und den Faserpufferteil dauerhaft in dem Verbindungsteil-Steckergehäuse oder in der federbelasteten Buchsenanordnung festklemmt, je nachdem, welche Art von Stecker zusammengebaut wird.
Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Verbindungsteile in Zusammenhang mit Optikfasern verwendet, deren Endflächen abgeschrägt sind. Der Abschrägungswinkel beträgt vorzugsweise ungefähr 45º, d. h. es handelt sich um einen eingeschlossenen Winkel von ungefähr 90º, obwohl der eingeschlossene Winkel im Bereich von 30º-160º liegen kann. Durch das Abschrägen verbleibt ein ebener zentraler Bereich auf der Endfläche der Faser, vorzugsweise mit einem Durchmesser zwischen 20 und 120 um. Der zentrale Teil kann winkelförmig sein, d. h. nicht orthogonal zu der Faserachse, um Rückstrahlungen zu reduzieren.
Der Verbindungsteilstecker wird aus dem Werkzeug entfernt, und es können beliebige Festigkeitselemente (Kevlarfaserbündel) mittels standardmäßiger Crimpringe etc. direkt an dem Steckerkörper des 900 um großen Verbindungsteilsteckers befestigt werden. Der 250 um große Verbindungsteilstecker kann auch mit verstärkten Kabeln verwendet werden, der Steckerkörper müsste jedoch verlängert werden, um eine Krümmung in der Faser zwischen der Stelle, an der sie in der federbelasteten Buchse festgeklemmt ist, und dem rückwärtigen Ende des Verbindungsteils zu ermöglichen. Die Faserkrümmungsregion ist erforderlich, da die federbelastete Buchse gegen die mit einer Kraft von 0,9 N (0,20 lbs) wirkende Vorbelastungsfeder in den Verbindungsteilkörper zurückgedrückt wird, um den gewünschten Pegel an Druck- Vorbelastung an den Faserspitzen zu erzeugen. Ein (nicht gezeigter) längerer Steckerkörper müsste genügend Innenraum bieten, um die zusätzliche Faserlänge als Faserkrümmung aufzunehmen, wenn die Faser starr auf der Rückseite des Verbindungsteilsteckers festgeklemmt ist und dann beim Einsetzen des Steckers in das Gehäuse in das Verbindungsteil zurückgedrückt wird. Der letzte Schritt beim Fasereinbauvorgang ist das Gleitenlassen des Entlastungs- Boot-Elements die Faser aufwärts und Drücken des Elements auf einen hohlen Stift, durch den die gepufferte Faser in dem rückwärtigen Teil des Verbindungsteil-Steckergehäuses verläuft. Wie oben beschrieben, können die Puffer- Buchsenklemmen gelöst und die Fasern entfernt werden, wenn eine Faser in dem Verbindungsteil bricht und ersetzt oder neu gespalten und abgeschrägt werden muss.
Die Verbindungsteilstecker sind dann bereit zum Einsetzen in eine Verbindungsteil-Aufnahmeeinrichtung oder -Fassung. Der erste Stecker (z. B. 14) wird in die Aufnahmeeinrichtung eingesetzt, bis die Faserschutzvorrichtung in die Fassung in dem Führungsrohr 64 eintritt und am unteren Teil wieder austritt. Weiteres Bewegen des Steckers bewirkt, dass die Faserschutzvorrichtung gegen die Druckfeder in den Steckerkörper zurückgleitet und die gespaltene und abgeschrägte Faser in die in dem Element ausgebildete V-Nut eintritt. Zusätzliches Drücken des Steckers in das Gehäuse führt dazu, dass die Faser weiter in das Element hineingleitet, bis sich die Faserspitze leicht über die Mitte des Elements hinaus bewegt hat. An diesem Punkt bewegt sich der Verbindungsteil-Steckerkörper bündig an die Stirnfläche der Ausrichtungs-Aufnahmeeinrichtung. Weiteres Drücken der Verbindungsteil-Steckerkappe bewirkt, dass der Nockenfinger auf dem Vorderteil der Kappe die Elementbetätigungsklappe in Richtung des Elements bewegt und versucht, das Element auf der Faser zu schließen. Wenn der andere Stecker nicht auf der entgegengesetzten Seite der Aufnahmeeinrichtung eingebaut ist, schwenkt das Faserklemmelement nur zu einer Seite in der Tasche 68 und wird die abgeschrägte Spitze der Glasfaser in dem Element nicht festgeklemmt. Das Steckergehäuse (z. B. 38) wird in Richtung der Aufnahmeeinrichtung gedrückt, bis das Einrastteil auf der Aufnahmeeinrichtung an den Vorsprüngen auf den Seiten des Steckergehäuses angreift und eine Verriegelung bewirkt.
Wenn der andere Stecker (z. B. 16) in das entgegengesetzte Ende der Aufnahmeeinrichtung eingesetzt ist, tritt seine Faserschutzvorrichtung aus dem unteren Teil aus und führt die Faser in das Ende des Elements 90. Durch weiteres Bewegen des gegenüberliegenden Steckers in das Gehäuse wird die Faser die in dem Element ausgebildete V-Nut hinab in Richtung der Spitze der anderen Faser gedrückt. Wenn die beiden Faserspitzen einander in der V-Nut berühren, beginnt die gegen die gleitende Faserbuchse in einem der Stecker drückende Druckfeder mit der Druckbeaufschlagung und wird die Faserspitze auf die gewünschte Last vorbelastet. Das Vorbelasten der Fasern setzt sich fort, bis sich der Steckerkörper des restlichen Verbindungsteilsteckers bündig an sein Ende der Ausrichtungs-Aufnahmeeinrichtung bewegt. An diesem Punkt sind die Fasern in der in dem Element ausgebildeten V-Nut gegeneinander vorbelastet, jedoch nicht festgeklemmt. Das Steckergehäuse des anderen Steckers bewegt sich jetzt weiter, wodurch sich sein Betätigungsfinger in die Mitte des Gehäuses bewegt und an dem auf den vorbelasteten feststehenden Fasern geschlossenen Element angreift. Wenn das Einrastteil für den anderen Stecker eingerastet ist, ist die Verbindung zwischen den Fasern fertiggestellt.
Der 900 um große Stecker 16 ist mit einem wahlweise vorzusehenden herausziehsicheren Merkmal ausgebildet, das zwischen Fingern auf dem Steckerkörper 50 und dem Führungsrohr 64 operiert. Diese Komponenten weisen zusammenpassende flexible Finger auf, die aneinander angreifen, wenn der Steckerkörper vollständig in das 900 um große Ende der Aufnahmeeinrichtung eintritt. Diese Finger verriegeln den Steckerkörper mit der Ausrichtungs-Aufnahmeeinrichtung und sorgen dafür, dass das 900 um große Steckerende des Verbindungsteil herausziehsicher ist. Dieses herausziehsichere Merkmal kann auch am anderen Ende des Verbindungsteils vorgesehen sein, der Steckerkörper müsste dann jedoch verlängert werden, um eine Krümmung in der Faser zwischen der federbelasteten Buchse und der Vorbelastungsanordnung und dem rückwärtigen Ende des Verbindungsteilsteckers aufzunehmen.
Obwohl die Erfindung anhand spezifischer Ausführungsformen beschrieben worden ist, darf diese Beschreibung nicht in als Einschränkung angesehen werden. Verschiedene Modifikationen der beschriebenen Ausführungsform sowie alternative Ausführungsformen der Erfindung werden für Fachleute auf dem Sachgebiet anhand der Beschreibung der Erfindung offensichtlich. Es sei daher angemerkt, dass solche Modifikationen durchgeführt werden können, ohne dass dadurch vom Umfang der vorliegenden Erfindung, wie er in den beiliegenden Patentansprüchen definiert ist, abgewichen wird.

Claims

1. Vorrichtung (10) zum Verbinden zweier Fasern (18, 20), mit einer Aufnahmeeinrichtung (12) mit einem Klemmelement (66), das zwischen offenen und geschlossenen Positionen bewegbar ist, wobei das Klemmelement (66) zum Halten der blanken Enden der Fasern (18, 20) in optischer Verbindung in der geschlossenen Position ausgebildet ist; mindestens einer Steckeranordnung (14) mit einer darin befindlichen ersten optischen Faser (18), wobei die Steckeranordnung (14) ein Steckergehäuse (38) mit ersten und zweiten Enden und eine Einrichtung zum Halten eines Teils der ersten Faser (26) in dem Steckergehäuse und zum Positionieren der ersten Faser nahe dem ersten Ende des Steckergehäuses aufweist,

wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch:

- eine Einrichtung (32) zum Vorspannen der Halteeinrichtung in Richtung des ersten Endes des Steckergehäuses zum Aufbringen einer Vorbelastungsbedingung auf die erste Faser (18), wenn das Steckergehäuse (38) in die Aufnahmeeinrichtung eingesetzt ist, so dass eine Anschluss-Endfläche der ersten Faser in Druckeingriff mit einer Anschluss-Endfläche einer in dem Klemmelement (66) befindlichen zweiten Faser (20) stehen kann, und

- dadurch, dass jede Steckeranordnung (14) eine Nockeneinrichtung (74) zum Angreifen an dem Klemmelement (66) zum Bewegen des Klemmelements durch Einsetzen des Steckergehäuses (38) in die Aufnahmeeinrichtung (12) aufweist, wobei das Einklemmen der Fasern (18, 20) in das Klemmelement (66) erst nach Herstellung des Druckeingriffs der ersten mit der zweiten Faser (18, 20) stattfindet, wobei das Nockenelement (74) einen Aktivierungsfinger (74) mit einer Nockenfläche aufweist, die eine Nockenfläche (70) auf dem Klemmelement (66) berührt, wenn die Steckeranordnung (14) in die Aufnahmeeinrichtung (12) eingesetzt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit den ersten und zweiten Fasern, wobei die erste optische Faser (18) eine abgeschrägte Anschluss-Endfläche aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der jede der ersten und zweiten Faserendflächen einen flachen zentralen Bereich mit einem Durchmesser von 20 um bis 120 um aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der eine Drucklast von mindestens 0,09 N auf die Anschluss-Endflächen der ersten und zweiten Fasern (18, 20) aufgebracht ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der mindestens eine der Endflächen der ersten und zweiten Fasern (18, 20) in einem nicht orthogonalen Winkel relativ zu der Faserachse gespalten ist.

6. Verfahren zum Verbinden zweier blanker Fasern, mit folgenden Schritten:

- Spalten einer ersten optischen Faser (18) zum Herstellen einer Endfläche;

- Halten der ersten optischen Faser (18) in einer ersten Steckeranordnung (14), die ein erstes Steckergehäuse (38) mit ersten und zweiten Enden und eine erste Einrichtung (26) zum Halten eines Teils der ersten Faser (18) in dem ersten Steckergehäuse (38) und zum Positionieren der ersten Faser (18) nahe dem ersten Ende des ersten Steckergehäuses (38) aufweist;

- Spalten einer zweiten optischen Faser (20) zum Herstellen einer Endfläche;

- Halten der zweiten optischen Faser (20) in einer zweiten Steckeranordnung (16), die ein zweites Steckergehäuse (56) mit ersten und zweiten Enden und eine zweite Einrichtung (54) zum Halten eines Teils der zweiten Faser (20) in dem zweiten Steckergehäuse (56) und zum Positionieren der zweiten Faser (20) nahe dem ersten Ende des zweiten Steckergehäuses (56) aufweist, und

- Einsetzen der Steckeranordnungen (14, 16) in eine gemeinsame Aufnahmeeinrichtung (12) mit einem Klemmelement (66) zum Aufnehmen der optischen Fasern (18, 20) derart, dass die Endflächen der ersten und zweiten Fasern (18, 20) vor Aktivierung des Druckelements (66) erst miteinander in Druckeingriff gebracht werden;

wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:

- Vorspannen der zweiten Halteeinrichtung (54) in Richtung des ersten Endes des zweiten Steckergehäuses (56) mittels einer Vorspanneinrichtung (52) zum Aufbringen einer Vorbelastungsbedingung auf die zweite Faser (20), wenn das zweite Steckergehäuse (56) in eine Aufnahmeeinrichtung (12) eingesetzt ist, so dass die Endflächen der ersten und zweiten Fasern (18, 20) darin miteinander in Druckeingriff gehalten werden können; und

- Aktivieren des Klemmelements (66) mittels einer mit jeder Steckeranordnung (14, 16) verbundenen Nockeneinrichtung (74, 76) zum Ineingriffbringen des Nockenelements (66) mit den miteinander in Druckeingriff stehenden Fasern (18, 20), wenn die Steckeranordnungen (14, 16) vollständig in der Aufnahmeeinrichtung (12) aufgenommen sind, wobei die Nockeneinrichtung einen Aktivierungsfinger (74) mit einer Nockenfläche aufweist, die eine Nockenfläche (70) auf dem Klemmelement (66) berührt, wenn jede Steckeranordnung in die Aufnahmeeinrichtung (12) eingesetzt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner mit folgenden Schritten:

- Abschrägen der gespaltenen Endfläche der ersten optischen Faser mit einem eingeschlossenen Flankenwinkel im Bereich von 30º-60º; und

- Abschrägen der gespaltenen Endfläche der zweiten optischen Faser mit einem eingeschlossenen Flankenwinkel im Bereich von 30º-160º.

8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Klemmelement (66, 90) aus einem plastischen Material hergestellt ist, wobei das Verfahren ferner den Schritt des Ausbildens einer Faseraufnahmenut (108) in dem Klemmelement mit folgenden Teilschritten umfasst:

- Schieben einer dritten Faser in das Klemmelement,

- Aktivieren des Klemmelements um die dritte Faser;

- Deaktivieren des Klemmelements; und

- Entfernen der dritten Faser aus dem Klemmelement.

9. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Spaltschritte durch Spalten beider Endflächen der ersten und zweiten Fasern (18, 20) in einem nicht orthogonalen Winkel relativ zu den Faserachsen durchgeführt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 7, ferner mit folgenden Schritten:

- Ausbilden eines flachen zentralen Bereichs mit einem Durchmesser von 20 um bis 120 um auf jeder der ersten und zweiten Faserendflächen; und

- Aufbringen einer Druckbelastung von mindestens 0,09 N auf die Endflächen der ersten und zweiten Fasern.