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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Ausrichtungssystem für zumindest
eine optische Faser eines faseroptischen Kabels sowie ein Paar Ausrichtungsbuchsen
in einer Verbinderferrule.
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Hintergrund der Erfindung
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Bei
faseroptischen Übertragungssystemen werden
Signale entlang optischer Fasern durch (Licht-) Wellen mit optischer
Frequenz, die von solchen Quellen wie LEDs, Lasern und dergleichen
erzeugt werden, übertragen.
Optische Fasern werden typischerweise aus Glasmaterialien hergestellt,
und mit der Entwicklung faseroptischer Leitungen wurde es notwendig,
Verbindungseinrichtungen zur Verfügung zu stellen, welche eine
optische Faser mit einer anderen koppeln können, und zwar in einer Lagebeziehung
lediglich mit den Enden aneinander.
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Eine
herkömmliche
Prozedur zur Herstellung einer Verbindung zwischen den Enden optischer
Fasern besteht darin, zuerst einen Schutzmantel von einem gegebenen
Faserstück
am Ende der zu verbindenden Faser zu entfernen. Nachdem der Mantel entfernt
ist, ist eine Schutzhülle
mit 250 μm
(Außendurchmesser)
freigelegt, welche dann abgestreift werden kann, um eine Faser mit
125 μm (Außendurchmesser)
freizulegen. Die Faser wird dann durch einen in einer Ferrule vorgesehenen
Kanal durchgefädelt,
wo sie an ihrem Platz mit Hilfe eines Klebstoffs und/oder durch
Crimpen befestigt wird. Die Faser wird derart eingefügt, dass
sie sich deutlich über
die Frontfläche
der Ferrule hinaus erstreckt. Das freiliegende Fasermaterial wird
dann abgespalten und poliert. Etwaig verbliebener Klebstoff wird
entfernt. Die Ferrulen werden dann in eine Verbinderanordnung eingebaut,
welche dafür
vorgesehen ist, die optischen Fasern mit ihren optischen Achsen
in einer Ausrichtung zur Verbindung mit den Fasern eines Gegenverbinders
oder einer anderen geeigneten Verbindungseinrichtung zu positionieren.
Ein faseroptisches Bandkabel hat zunehmend an Beliebtheit gewonnen,
um mehrere Kanäle
in einer einzigen Kabelstruktur bereitzustellen. Ein optisches Bandkabel ähnelt jedem
anderen allgemein bekannten elektrischen Bandkabel insoweit, als
eine Mehrzahl von allgemein parallelen optischen Fasern oder Kanälen in einer
Reihe oder einer allgemein koplanaren Lagebeziehung angeordnet ist.
Das Abschließen
der optischen Fasern eines faseroptischen Bandkabels erfolgt im
Allgemeinen analog der zuvor beschriebenen Prozedur. Generell wird
der einheitliche Schutzmantel, welcher die Reihe von Fasern umgibt,
entfernt, so dass die mit der Schutzhülle versehenen Fasern frei liegen,
welche dann abgestreift werden, und die ungeschützten Fasern stehen in einer
Reihe von dem flachen Kabel vor. Typischerweise müssen diese
einzelnen Fasern in jeweilige einzelne Löcher oder Kanäle in einer
vorfabrizierten Verbinderferrule eingefügt werden. Ein solcher Verbinder
ist in EP-A-0 810 456 aufgezeigt und entspricht dem in den 1–3 der
vorliegenden Anmeldung gezeigten Stand der Technik. Die EP-A-0 810
456 zeigt außerdem
ein Paar Ausrichtungsbuchsen, die zur Bildung von zwei Stiftkanälen im Ferrulekörper angebracht sind.
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Die
Kanäle
richten die Faserenden in einem vorgegebenen Abstand zum Koppeln
mit den Enden der in einer komplementären Verbinderferrule oder einer
anderen Verbindungseinrichtung vorgesehenen Fasern aus.
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Bei
diesem Anschlussprozess der einzelnen Fasern eines Mehrfaserkabels
ergibt sich eine Reihe von Problemen. Zunächst kann es wegen dem sehr dünnen Abmaß und der
extrem zerbrechlichen Beschaffenheit der Fasern langwierig sein, eine
Faser in ein einziges Ausrichtungsloch oder einen Kanal einzufügen. Das
Einfügen
einer Mehrzahl solcher Fasern eines einzigen Kabels in eine Mehrzahl
von Kanälen
kann extrem schwierig sein. Wenn eine einzige Faser des Kabels bricht,
müssen
das freigelegte Kabelende und die Ferrule entweder verworfen werden und/oder
neu bearbeitet werden. Da diese Prozesse typischerweise von Hand
ausgeführt
werden, können sie
ziemlich ineffizient sein und zu unnötigen Kosten führen.
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Nach
dem Stand der Technik führt
das Platzieren einzelner Fasern eines Mehrfaserkabels in einzelnen
Löchern
oder Kanälen
in einer Verbinderferrule zu einem hohen Prozentsatz an Ausschuss. Die
Ferrulen müssen
Loch für
Loch inspiziert werden. Abgesehen davon, dass Fasern brechen, ist
es möglich,
dass die Löcher
selbst zu groß oder
zu klein oder nicht kreisförmig
sind. Verbinderferrulen weisen Körper
auf, die kristallin aufgebaut sind, typischerweise aus keramischem
Material. Sie können
jedoch auch aus Kunststoff oder ähnlichem
Material geformt sein. Für
Ferrulen mit mehreren Kanälen
müssen
die Faseraufnahmelöcher
oder -kanäle
exakt ausgebildet werden, um eine richtige Form oder Ausrichtung
und einen richtigen Abstand zwischen den Fasern aufrechtzuerhalten,
um Toleranzprobleme zu vermeiden, welche bei der Paarung Übertragungsverluste bewirken.
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Die
vorstehenden Ausrichtungs-/Toleranzprobleme gestalten sich noch
komplizierter in Verbinderanordnungen, bei denen ein Paar von zusammenzufügenden Verbinderferrulen
selbst mit Hilfe zweier Ausrichtungsstifte in einem gepaarten Zustand
angeordnet wird. Bei diesen Ausrichtungsstiften erstreckt sich typischerweise
ein Ende jedes Stiftes in einen Kanal der Verbinderferrule hinein,
und das entgegengesetzte Ende des Stiftes wird in einen Kanal in
der zu paarenden Verbinderferrule eingefügt, wobei zur Ausrichtung das
Einfügungsende
an dem Stift abgeschrägt
ist.
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Ein
Ausrichtungssystem für
optische Fasern und ein Paar Ausrichtungsstifte sind in der US-A-5 028
112 offenbart. Bei einer Ausführungsform
ist eine Präzisionsausrichtungsbuchse
aus Metall als ein Ferrulenkörper
mit Senklöchern
und mit kleinen Löchern
zum Aufnehmen beschichteter optischer Fasern bzw. nackter Glasfasern
und mit großen
Löchern
für die
Ausrichtungsstifte ausgebildet. Eine perforierte Präzisionsausrichtungsscheibe,
die in Galvanotechnik hergestellt ist, ist an einer Abstandshalterscheibe
und dem Ferrulenkörper
montiert, wobei die nackten Glasfasern durch kleine Löcher in den
Scheiben gefädelt
werden müssen.
Danach wird Epoxidharz in die Senklöcher eingefügt und unter Vakuum durch die
kleinen Löcher
gezogen. Danach werden die vorstehenden Enden der nackten optischen
Fasern sowie die Präzisionsausrichtungsscheibe
entfernt und die Frontfläche
der Ferrule wird poliert. Bei einer zweiten Ausführungsform wird eine Form mit
der Ausrichtungsscheibe ausgebildet und die optischen Fasern wie
auch die Ausrichtungsstifte werden in die Form eingepasst, welche
mit Epoxidharz gefüllt
wird. Nach dem Aushärten
werden das Formgehäuse,
die Ausrichtungsstifte, die Ausrichtungsscheibe und die vorstehenden
Abschnitte der optischen Fasern entfernt. Bei einer weiteren Ausführungsform
wird eine Präzisionspositionierungsvorrichtung
genutzt, um die unteren Enden der Ausrichtungsstifte zu positionieren,
d. h. es wird nur jeweils eine perforierte Ausrichtungsscheibe für jede Ferrule genutzt.
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Die
Probleme mit der Aufrechterhaltung präziser Toleranzen bei den Ausrichtungsstiften
und ihren Kanälen
müssen
zu den Toleranzproblemen bei der Aufrechterhaltung präziser Abstände und
einer präzisen
Ausrichtung der einzelnen Löcher
für die
optischen Fasern des faseroptischen Kabels hinzugezählt werden.
Es ist zu verstehen, warum es eine so große Menge an Ausschuss bei der
Herstellung von Verbinderferrulen gemäß dem Stand der Technik gibt.
Die vorliegende Erfindung ist darauf ausgerichtet, die Probleme
bei der Herstellung einer Mehrfaserferrule zu lösen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein neues und verbessertes
Ausrichtungssystem für
zumindest eine optische Faser eines faseroptischen Kabels und ein
Paar Ausrichtungsbuchsen in einer Verbinderferrule zur Verfügung zu
stellen.
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Die
Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
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Bei
der beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung ist ein Ferrulenkörper
vorgesehen, um das faseroptische Kabel aufzunehmen, und dieser weist einen
Faserkanal zur Aufnahme der optischen Faser sowie einen Stiftkanal
im Abstand zu dem Faserkanal auf. Der Stiftkanal nimmt einen Ausrichtungsstift
auf, welcher von dem Ferrulenkörper
vorsteht, um den Körper
mit einem zu paarenden Ferrulenkörper
oder mit einer beliebigen anderen komplementären Verbindungseinrichtung
auszurichten. Eine Ausrichtungsbuchse zur direkten Aufnahme des
Ausrichtestifts ist in dem Aufnahmekanal angeordnet. Das Außenmaß der Buchse
ist kleiner als das Innenmaß des
Aufnahmekanals, so dass ein Zwischenraum zwischen diesen gebildet
wird. Ein Füllklebstoff
wird in den Zwischenraum zwischen der Außenseite der Ausrichtungsbuchse
und der Innenseite des Aufnahmekanals eingebracht. Daher kann die
Buchse präzise
in dem Aufnahmekanal ausgerichtet werden, und zwar von außerhalb
des Kanals aus, und der Füllklebstoff
kann die Buchse in dieser exakten Ausrichtung im Inneren des Aufnahmekanals
fixieren.
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Wie
vorliegend offenbart wird, ist der Ferrulenkörper dazu ausgebildet, ein
faseroptisches Bandkabel aufzunehmen, das eine Mehrzahl von allgemein
parallelen optischen Fasern in einer Reihe aufweist. Es sind zwei
Aufnahmekanäle
und Ausrichtungsbuchsen vorgesehen, und diese sind von entgegengesetzten
Enden der Reihe der Fasern beabstandet. Die Ausrichtungsbuchse ist
als allgemein zylinderförmig
gezeigt, ebenso wie der Aufnahmekanal in dem Ferrulenkörper.
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Weitere
Merkmale der Erfindung umfassen das Vorhersehen von Anschlagmitteln
in dem Aufnahmekanal, um eine Grenzstellung für die Einfügung der Ausrichtungsbuchse
in den Kanal zu definieren. Der Aufnahmekanal ist in einer Frontfläche des
Ferrulenkörpers
vorgesehen, und in dem Körper ist
eine Öffnung
entfernt von der Frontfläche
und in Verbindung mit dem Aufnahmekanal vorgesehen. Dadurch ist
es möglich,
den Füllklebstoff
durch die Öffnung
hindurch in einen hinteren Bereich des Aufnahmekanals einzufügen.
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Andere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der
folgenden detaillierten Beschreibung deutlich werden, die in Verbindung
mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die
Merkmale der vorliegenden Erfindung, welche als neuartig erachtet
werden, sind eingehend in den anhängenden Ansprüchen ausgeführt. Die
Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten
unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung verstanden werden,
die in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen gegeben wird, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche
Elemente in den Figuren bezeichnen und wobei:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Verbinderferrule entsprechend dem
Stand der Technik von vorn ist;
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2 ein
allgemein entlang der Linie 2-2 aus 1 genommener
vertikaler Schnitt ist;
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3 eine
perspektivische Ansicht der Verbinderferrule gemäß dem Stand der Technik ist,
die gerade unter Verwendung eines Paares von Ausrichtungsstiften
an einer zu paarenden Ferrule angeschlossen werden soll;
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4 eine
perspektivische Ansicht einer die Konzepte der Erfindung verkörpernden
Verbinderferrule von vorn darstellt;
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5 einen
allgemein entlang der Linie 5-5 aus 4 genommenen,
fragmentarischen, horizontalen Schnitt darstellt, der aber nur den
Ferrulenkörper
und eine der Buchsen zeigt;
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6 einen
allgemein entlang der Linie 6-6 aus 4 genommenen
vertikalen Schnitt darstellt, der aber nur das Ferrulengehäuse zeigt;
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7 einen
Aufriss des Ferrulengehäuses von
vorn darstellt;
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8 einen
Aufriss des Ferrulengehäuses von
hinten darstellt;
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9 eine
Draufsicht einer Montagevorrichtung zum Abschließen der Fasern eines faseroptischen
Bandkabels in der Verbinderferrule aus 4 ist, wobei
sich die Montagevorrichtung in offenem Zustand befindet, um das
Kabel und den Ferrulenkörper aufzunehmen;
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10 eine
Draufsicht der Montagevorrichtung in geschlossenem Zustand ist,
wobei eine Ferrule und ein Kabel in dieser angeordnet sind;
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11 einen
Aufriss des Faserausrichtungsblocks der Montagevorrichtung vom Ende
darstellt;
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12 einen
fragmentarischen Endaufriss der Ausrichtungsnuten in dem Faserausrichtungsblock
in vergrößertem Maßstab darstellt;
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13 einen
allgemein entlang der Linie 13-13 aus 11 genommenen
vertikalen Schnitt darstellt;
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14 einen
allgemein entlang der Linie 14-14 aus 11 genommenen
vertikalen Schnitt darstellt; und
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15 ein
vergrößerter,
fragmentarischer Endaufriss der vollständig hergestellten Verbinderferrule
ist, welcher eine der Ausrichtungsbuchsen und einen Teil der exakt
ausgerichteten optischen Fasern, die von einem Füllklebstoff umschlossen sind, zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Nehmen
wir detaillierter auf die Zeichnungen Bezug, so zeigen die 1–3 eine
Verbinderferrule entsprechend den Konzepten des Standes der Technik,
und die 4–15 zeigen
eine Verbinderferrule, die entsprechend den erfindungsgemäßen Konzepten
hergestellt ist. Wie zuvor im "Hintergrund" erklärt worden
ist, wird die Ferrule, nachdem ein faseroptisches Kabel in der Ferrule
abgeschlossen worden ist, dann in eine faseroptische Gesamtverbinderanordnung
eingebaut.
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Bevor
wir mit der Beschreibung des Standes der Technik sowie der Erfindung
fortfahren, sei erklärt,
dass die Verbinderferrulen zum Abschließen eines generell mit 20 bezeichneten
faseroptischen Bandkabels ausgebildet sind, welches eine Mehrzahl von
diskreten, allgemein parallelen optischen Fasern 22 umfasst,
die in einer Reihe oder einer allgemein koplanaren Lagebeziehung
zueinander angeordnet sind. Es sollte jedoch verstanden werden,
dass viele Konzepte der Erfindung gleichfalls auf jedes Mehrfaserkabel,
das eine Mehrzahl diskreter Fasern umfasst, welche ausgerichtet
und in richtigem Abstand zueinander angeordnet werden müssen, anwendbar sind.
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Wenden
wir uns zunächst
den 1–3 zu,
so ist hier eine generell mit 24 bezeichnete Verbinderferrule
entsprechend dem Stand der Technik gezeigt. Die Ferrule umfasst
einen Ferrulenkörper 26 mit
einer vorderen ebenen Zusammenfügungsfläche 28.
Wie in 2 zu sehen ist, erstreckt sich eine Mehrzahl von
Faserkanälen 30 durch
den Körper 26 hindurch
und in eine vordere Zusammenfügungsfläche 28 hinein.
Wie in 1 zu sehen ist, sind die Faserkanäle 30 in
einer Linie oder Reihe entsprechend der koplanaren Lagebeziehung
der in einer Reihe vorgesehenen optischen Fasern 22 eines
Bandkabels 20 angeordnet. Ein flexibler Kabelschuh 31 umschließt das Kabel 20 an
der hinteren Seite des Ferrulenkörpers 26,
um eine Zugentlastung für
das Kabel bereitzustellen. Der Kabelschuh ist in einer Öffnung 31a an
der hinteren Seite des Körpers
befestigt, beispielsweise mittels Epoxidharz.
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Die
Verbinderferrule 24 gemäß dem Stand der
Technik ist dazu ausgebildet, mit einer komplementären Ferrule
oder einer ähnlichen
Verbindungseinrichtung, die in 3 allgemein
mit 32 bezeichnet ist, gepaart zu werden. Die Verbindungseinrichtung ähnelt der
Ferrule 24 insoweit, als sie eine vordere ebene Zusammenfügungsfläche 34 und
eine Reihe von Faserkanälen 36 zur
Aufnahme der einzelnen Fasern eines zweiten faseroptischen Bandkabels 20A aufweist.
Wie im Fachgebiet bekannt ist, werden die Ferrule 24 und
die Verbindungseinrichtung 32 gepaart, indem ein Paar Ausrichtungsstifte 38 verwendet
werden, welche in die Ausrichtungskanäle 40 (1)
der Ferrule 24 und in die Ausrichtungskanäle 42 (3)
in der Verbindungseinrichtung 32 eingefügt werden. Die Ausrichtungsstifte 38 richten
effektiv die Faserkanäle 30 (1)
der Ferrule 24 (1) mit den Faserkanälen 36 (3)
der Verbindungseinrichtung 32 aus und richten dementsprechend
die optischen Fasern des Kabels 20 mit den optischen Fasern
des Kabels 20A aus.
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Bei
der Herstellung der Verbinderferrule 24 gemäß den Konzepten
des Standes der Technik sollte beachtet werden, dass der Ferrulenkörper 26 in seiner
Oberseite eine Öffnung 44 aufweist,
welche mit dem Innenraum des Körpers
in Verbindung steht. Nehmen wir als nächstes auf 2 Bezug,
so ist zu sehen, dass an dem Bandkabel 20 ein vorderer
Endabschnitt des Schutzmantels 46 desselben entfernt ist,
um die Reihe von optischen Fasern 22 freizulegen. Während der
Herstellung wird das Kabel in den Ferrulenkörper 20 in Richtung
des Pfeils "A" (2) eingefügt. Während des
Einfügungsvorgangs
muss jede einzelne optische Faser 22 in ihren jeweiligen einzelnen
Faserkanal 30 eingefügt
werden. Alle Fasern werden gleichzeitig in die Kanäle eingefügt. Obgleich
nicht gezeigt, werden sich die Fasern typischerweise über die
vordere Zusammenfügungsfläche 28 des
Ferrulenkörpers
hinaus erstrecken. Nachdem alle frei liegenden Fasern in ihre jeweiligen
Faserkanäle 30 eingefügt sind,
wird ein zuvor gemischtes Epoxidharz 48 (2)
in die obere Öffnung 44 gegossen,
um das Kabel, die Fasern und den Kabelschuh in dem Ferrulenkörper zu
befestigen. Nachdem das Epoxidharz aushärten konnte, werden die Faserenden
an der vorderen Zusammenfügungsfläche des
Ferrulenkörpers
abgespalten, und die Faserenden werden poliert, wie es im Fachgebiet
bekannt ist.
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Ohne
dass alle Probleme wiederholt werden, die bereits im "Hintergrund" erläutert worden
sind, ist leicht zu verstehen, wie schwierig es ist, die frei liegenden
Fasern 20 in ihre einzelnen Faserkanäle 30 einzufügen. Außerdem werden
anhand dieser Beschreibung der Ferrule gemäß dem Stand der Technik aus
den 1–3 die
Toleranzprobleme beim Aufrechterhalten eines richtigen Abstands
und einer richtigen Ausrichtung der Faserkanäle 30 sowie die Toleranzprobleme
bezüglich
des richtigen Abstands und der richtigen Ausrichtung mit den Stiftkanälen 40 nun
insgesamt verständlich.
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Die 4–8 zeigen
eine Verbinderferrule 50, welche die Konzepte der vorliegenden
Erfindung verkörpert.
Wiederum ist die Ferrule zum Abschließen eines faseroptischen Bandkabels 20 aufgebaut,
welches eine Mehrzahl von allgemein parallelen optischen Fasern 22 in
einer Reihe oder einer koplanaren Lagebeziehung zueinander umfasst.
Es wird jedoch zu erkennen sein, dass viele Konzepte der Erfindung
gleichfalls auf andere Konfigurationen von Mehrfaserkabeln anwendbar
sind.
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Spezieller
umfasst die Verbinderferrule 50 einen Ferrulenkörper 52 mit
einem Faserkanal 54, welcher im Querschnitt länglich ist,
um die gesamte Reihe von optischen Fasern 22 aufzunehmen.
Anders ausgedrückt
ist der längliche
Kanal 54 zur Aufnahme aller Fasern des Kabels in sich vorgesehen.
Dies steht im Gegensatz zum Stand der Technik, bei welchem ein einzelner
Kanal für
eine jeweilige Faser des Kabels erforderlich ist. Der Verbinderkörper 52 weist ebenfalls
eine vordere ebene Kupplungsseite 56, eine Öffnung 58 in
der Oberseite sowie zwei Kanäle 60 im
Abstand von den entgegengesetzten Enden des länglichen Faserkanals 54 auf.
Die Kanäle 60 können als "Aufnahmekanäle" bezeichnet werden, da
die Kanäle
die Ausrichtungsbuchsen 100 aufnehmen, welche die Ausrichtungsstifte 38 (3)
direkt aufnehmen, wie im Stand der Technik.
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Erfindungsgemäß wird in
die Öffnung 58 Epoxidharz
eingefügt
oder gegossen, um die Reihe aus optischen Fasern 22 in
dem länglichen
Kanal 54 zu umschließen.
Daher wird das Epoxidharz nachfolgend als ein "Füllklebstoff" bezeichnet.
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Die 9 und 10 zeigen
eine generell mit 62 bezeichnete Montagevorrichtung, die
genutzt wird, um den Ferrulenkörper 52 zu
halten und um die Fasern 22 präzise in dem länglichen
Faserkanal 54 des Körpers
auszurichten. Die Montagevorrichtung ist in 9 in einem
offenen oder Einfügungszustand und
in 10 in einem geschlossenen oder Montagezustand
gezeigt.
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Spezieller
umfasst die Montagevorrichtung 62 eine allgemein rechteckige
Basis oder einen Montageblock 64, durch welchen hindurch
eine Stange oder ein Schaft 66 mit Außengewinde in einem mit Innengewinde
versehenen Bohrloch (in den Zeichnungen nicht sichtbar) läuft. Ein
Knopf 68 zum manuellen Drehen ist an dem äußeren fernen
Ende des Schafts 66 befestigt. Wie am besten in 9 zu
sehen ist, ist ein Kanal 70 vorgesehen, um das Bandkabel 20 aufzunehmen,
und eine Aufnahmeöffnung 72 ist
vorgesehen, um den Ferrulenkörper 52 aufzunehmen.
Der Kanal 70 weist eine größere horizontale Breite und eine
kleinere vertikale Tiefe zur Aufnahme des flachen Bandkabels auf.
Eine Kabelklemme in Form einer Abdeckung 74 kann an einem
Schwenkbolzen 76 auf eine Seite der Basis 64 geschwenkt
werden. Die Kabelklemme kann durch Schwenken aus einer in 9 gezeigten
offenen Stellung in eine in 10 gezeigte
geschlossene Stellung bewegt werden. In ihrer offenen Stellung ragt
die Kabelklemme in einem Winkel zu der Basis 64 nach oben
und legt den Kanal 70 frei. In ihrer geschlossenen Stellung
hält die
Kabelklemme das Bandkabel in dem Kanal 70. Die meisten
Bestandteile der Montagevorrichtung 62 können aus
Metallmaterial hergestellt sein, und ein Paar Magneten 78 (9)
können
verwendet werden, um die Kabelklemme 74 in ihrer geschlossenen, klemmenden
Stellung zu halten.
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Eine
Ferrulenklemme 79 hält
eine Ferrule in der Aufnahmeöffnung 72.
Wie die Kabelklemme 74 kann die Ferrulenklemme 79 relativ
zu der Basis 64 geschwenkt werden, wie bei 79a,
und zwar zwischen einer offenen Stellung, welche die Aufnahmeöffnung freilegt,
und einer geschlossenen Stellung, bei welcher die Ferrule in der
Aufnahmeöffnung
gehalten wird.
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Ein
generell mit 80 bezeichneter bewegbarer Schlitten kann
in Richtung des Pfeils "B" (9)
an einem dem Kabelaufnahmekanal 70 und der Kabelklemme 74 entgegengesetzten
Ende der Basis 64 hin und her bewegt werden. Der Schlitten 80 kann
mittels einer Reihe von Mechanismen bewegbar auf der Basis 64 gelagert
sein. Ein einfacher Mechanismus besteht darin, einen Schaft 66 zu
nutzen, der durch die Basis 64 hindurch verläuft, und
ein fernes Ende des Schafts mit dem Schlitten zu verbinden, wobei
die Drehung des Schafts in einem Gewinde bewirkt, dass sich der
Schaft bewegt und der Schlitten mit diesem bewegt wird.
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Der
bewegbare Schlitten 80 der Montagevorrichtung 62 umfasst
einen generell mit 82 bezeichneten festen Ausrichtungsblock
und eine durch Schwenken bewegbare Faserklemme 84. Wie
die Kabelklemme 74 kann die Faserklemme 84 auf
einem Schwenkbolzen 86 zu einer Seite der Basis 64 hin
geschwenkt werden. Die Faserklemme 84 weist eine Zunge 87 auf,
die in einer Richtung zu der Aufnahmeöffnung 72 hin vorsteht.
Die Faserklemme kann aus einer in 9 gezeigten offenen,
nach oben angewinkelten Stellung in eine in 10 gezeigte
geschlossene Stellung geschwenkt werden. Wie später zu sehen sein wird, ist
die Faserklemme 84 wirksam, um die Fasern des Bandkabels
in ihrer Position auf dem Faserausrichtungsblock 82 zu
halten. Die Fasern können
einfach durch das Gewicht der Faserklemme 84 gehalten werden,
oder es können
geeignete Magneten (wie die Magneten 78) verwendet werden,
um die Faserklemme unten, über den
Fasern, zu halten. Ein Paar Ausrichtezapfen 88 sind in 9 gezeigt,
welche von dem Faserausrichtungsblock 82 zu der Aufnahmeöffnung 72 hin
vorstehen, welche einen der Ferrulenkörper 52 aufnimmt. Die
Ausrichtezapfen können
in die in dem Ferrulenkörper
vorgesehenen Kanäle 60 eingefügt werden, wie
später
beschrieben werden soll.
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Die 11–14 zeigen
den von der Montagevorrichtung 62 abgenommenen Faserausrichtungsblock 82,
um die Darstellung zu vereinfachen. Spezieller stellt der Faserausrichtungsblock
eine massive Komponente dar, in dessen Oberseite eine abgeschrägte Mulde 90 ausgebildet
ist. Wie am besten in den 11 und 12 zu
sehen ist, sind die Seitenwände
der Mulde 90 in nach unten zusammenlaufender Weise abgeschrägt, zu einer
Bodenwand hin, welche eine Mehrzahl von allgemein parallelen Nuten 92 aufweist.
Die Nuten sind in 12 vergrößert, um zu zeigen, dass sie
einen halbzylinderförmigen
Querschnitt aufweisen. Es sollte verstanden werden, dass die Nuten
auch einen dreieckigen oder anderweitig polygonalen Querschnitt
aufweisen können.
In jedem Fall sind die Nuten beabstandet, um die Fasern 22 präzise in
dem länglichen
Faserkanal 54 des Ferrulenkörpers auszurichten, wie später detaillierter
beschrieben werden soll. Der Faserausrichtungsblock 82 kann
als eine mit hoher Präzision
gearbeitete Metallkomponente oder als eine mit hoher Präzision gearbeitete
kristalline Komponente hergestellt werden. In jedem Fall können die
Nuten 92 mit sehr hoher Genauigkeit und Präzision in
einer zueinander ausgerichteten Lagebeziehung und im Abstand zueinander
ausgebildet werden.
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Weiterhin
auf die 11–13 Bezug
nehmend, weist der Faserausrichtungsblock 82 außerdem ein
Paar exakt positionierte Löcher 94 auf,
welche die Ausrichtezapfen 88 aufnehmen, wie sie zuvor in
Verbindung mit 9 beschrieben worden sind. Die
Löcher 94 können wiederum
mit sehr hoher Genauigkeit und Präzision in dem Ausrichtungsblock 82 ausgebildet
werden.
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Nach
der vorstehenden detaillierten Beschreibung des Aufbaus der Verbinderferrule 50 und der
Montagevorrichtung 62 einschließlich des Faserausrichtungsblocks 82 soll
nun das Verfahren zur Herstellung der Verbinderferrule beschrieben
werden. Bevor wir jedoch mit dem Verfahren im Einzelnen fortfahren,
sei kurz auf 15 Bezug genommen, um die Größenbeziehung
zwischen den optischen Fasern 22 und dem in dem Ferrulenkörper 52 vorgesehenen
länglichen
Faserkanal 54 zu veranschaulichen. Wie entsprechend dem
Stand der Technik wird das Bandkabel 20 vorbereitet, indem
der Schutzmantel von einem Endabschnitt des Kabels entfernt wird,
um die Reihe der optischen Fasern an dem Endabschnitt freizulegen.
Vor dem Anordnen des Kabels in der Montagevorrichtung werden ein Paar
zylindrische Buchsen 100 (15) teleskopartig
auf die Ausrichtezapfen 88 geschoben. Das Kabel wird dann
in dem Kanal 70 der Montagevorrichtung 62 platziert,
wobei sich die Kabelklemme 74 in der in 9 gezeigten
offenen Stellung befindet. Einer der Ferrulenkörper 52 wird in der
Aufnahmeöffnung 72 der
Vorrichtung angeordnet. Danach wird das Kabel in dem Kanal 70 nach
vorn geschoben, in das rückwärtige Ende
des Ferrulenkörpers
hinein, bis die Fasern 22 durch den in dem Ferrulenkörper vorgesehenen
verbreiterten, länglichen
Faserkanal 54 hindurch vorstehen. Alternativ können das
Kabel und die Fasern in den Ferrulenkörper eingefügt werden und das Kabel sowie
der Körper
einfach als Teilanordnung von oben in die Montagevorrichtung eingefügt werden,
wodurch das Kabel in dem Kanal 70 und der Ferrulenkörper in
der Aufnahmeöffnung 72 positioniert
wird. In jedem Fall wird danach die Kabelklemme 74 aus
ihrer offenen Stellung (9) in ihre geschlossene Stellung
(10) geschwenkt, wobei Magneten 78 die
Kabelklemme unten, auf dem Kabel, halten.
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Wenn
das Kabel und der Ferrulenkörper
wie zuvor beschrieben richtig in der Montagevorrichtung 62 positioniert
sind, wird dann der Knopf 68 am Ende des mit Außengewinde
versehenen Schafts 66 gedreht, um den Schlitten 80 in
Richtung des Pfeils "C" (10)
vorzuschieben. Während
dieser Bewegung werden die fernen Enden der Ausrichtezapfen 88 (9)
zuerst in die Kanäle 60 (4)
in dem Ferrulenkörper
eintreten. Die Buchsen 100 werden sich zusammen mit den
Ausrichtezapfen in die Kanäle 60 schieben.
Eine weitere Bewegung des Schlittens bewirkt, dass sich der Faserausrichtungsblock 82 unter die
fernen Enden der frei liegenden optischen Fasern schiebt, welche
vollständig
durch den verbreiterten, länglichen
Faserkanal 54 des Körpers
hindurch geschoben worden sind, über
die Frontfläche 56 des Körpers hinaus.
Wenn der Schlitten und der Ausrichtungsblock 82 vollständig in
die in 10 gezeigte "Montagestellung" geschoben sind, liegen alle Fasern
direkt über
den in dem Faserausrichtungsblock vorgesehenen Nuten 92 (12).
Eine geringfügige manuelle
Manipulation ist möglicherweise
notwendig, um sicherzustellen, dass sich in jeder Nut eine Faser
befindet. Die Faserklemme 84 wird dann aus ihrer offenen
Stellung (9) in ihre geschlossene Stellung
(10) geschwenkt. Während des Schließens der
Faserklemme tritt die vorstehende Zunge 87 in die Mulde 90 des
Faserausrichtungsblocks 82 ein und hält die Fasern in den Präzisionsnuten 92.
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Wenn
das Kabel und der Ferrulenkörper
nun in der Montagevorrichtung 62 montiert sind und wenn die
Fasern des Kabels durch die in dem Ausrichtungsblock 82 vorgesehenen
Nuten exakt ausgerichtet sind, wird dann ein Füllklebstoff in die in der Oberseite
des Ferrulenkörpers
vorgesehene Öffnung 58 eingefüllt, bis
der Klebstoff den Hohlraum im Wesentlichen ausfüllt. Der längliche Faserkanal 54 wird
den Klebstoff auch an den Seiten der Buchsen 100 aufnehmen,
um diese an ihrem Platz festzuhalten. 15 zeigt,
dass der Füllklebstoff 98 alle
einzelnen Fasern in dem verbreiterten Kanal umschließt und auch
um die in den Kanälen 60 angeordneten
Buchsen 100 herum vorgesehen ist. Danach lässt man den
Füllklebstoff
aushärten.
Alternativ kann danach die gesamte Montagevorrichtung einschließlich des positionierten
Kabels und Ferrulenkörpers
zusammen mit dem eingebrachten Füllklebstoff
in einem Ofen platziert werden, um den Füllklebstoff, falls notwendig,
mittels Wärme
auszuhärten.
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Nachdem
der Klebstoff ausgehärtet
ist, bewegen sich die Ausrichtezapfen 88 aus den präzise positionierten
Buchsen heraus, wenn der Schlitten 80 zurück, von
der ausgehärteten
Verbinderferrule weg, bewegt wird. Um diesen Vorgang zu erleichtern,
werden die Zapfen 88 vor dem Einbringen des Füllklebstoffs
geschmiert. Die Faserenden, welche von der Zusammenfügungsfläche 56 des
Ferrulenkörpers vorstehen,
werden dann abgespalten und poliert. Wenn etwaiger Füllklebstoff
geringfügig
aus dem Faserkanal 54 über
die Zusammenfügungsfläche 56 hinaus
vorsteht, wird auch der Klebstoff entfernt oder wegpoliert.
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Die
vergrößerte 15 zeigt
das Endergebnis der Erfindung zum präzisen Ausrichten der Fasern 22 in
dem länglichen
Faserkanal 54 sowie der Buchsen 100 in den Kanälen 60,
durch welche die Verbinderferrule 50 präzise mit einer komplementären Ferrule
oder einer anderen Verbindungseinrichtung wie etwa der in Verbindung
mit 3 gemäß dem Stand
der Technik beschriebenen Ferrule 32 ausgerichtet wird. 15 zeigt
eine zylindrische Buchse 100 in einem der Kanäle 60 in
dem Ferrulenkörper 52 der
Verbinderferrule eingefügt.
Kommen wir zurück
auf 5, so ist zu sehen, dass in jedem Kanal 60 eine
Schulter 102 ausgebildet ist.
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Diese
Schulter bestimmt eine Anschlaggrenze zum Einfügen des Kabelschuhs 31.
In 15 ist zu sehen, dass der Durchmesser des Kanals 60 geringfügig größer als
der Außendurchmesser
der Buchse 100 ist. Folglich wird die Kapillarwirkung bewirken,
dass der Füllklebstoff 98 den
Zwischenraum zwischen der Außenseite
der Buchse und der Innenseite des Kanals ausfüllt und die Buchse in Bezug
auf die zweite Buchse, aber auch in Bezug auf die in der Verbinderferrule
befestigten Fasern 22 exakt ausrichtet. In 15 ist
zu sehen, dass die Buchsen gespalten sind, wie bei 100a.
Die Buchsen erweitern sich dadurch, wenn sie teleskopartig auf die
Ausrichtezapfen 88 geschoben werden, auf den exakten Durchmesser
der Zapfen. Die Zapfen können
präzise und
genau hergestellt werden, und diese Genauigkeit wird auf die Buchsen übertragen.
Wenn der Füllklebstoff 98 aushärtet, werden
die Buchsen mit den exakten Durchmessern der Ausrichtezapfen befestigt.
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Aus
dem Vorstehenden wird ohne weiteres deutlich, dass die Erfindung
eine beträchtliche
Verbesserung gegenüber
dem Stand der Technik darstellt. Grundsätzlich werden nicht die in
dem erfindungsgemäßen Ferrulenkörper vorgesehenen
Faserkanäle
und Stiftkanäle
genutzt, um die Fasern und Ausrichtungsstifte auszurichten. Es wird
eine hoch präzise,
separate Montagevorrichtung außerhalb
der Verbinderferrule genutzt, und diese Präzisionsparameter werden grundsätzlich auf
die Ferrule übertragen.
Durch Übertragen
der Genauigkeit von der Montagevorrichtung auf die Ferrule, wie
es entsprechend der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, sind die
Parameter der resultierenden Ferrulen sehr konsistent und reproduzierbar.
Dieser Prozess kann fein abgestimmt oder angepasst werden, indem
einfach die Montagevorrichtung modifiziert wird. Da ferner der Faserkanal 54 beträchtlich
breiter als die Fasern selbst ist, kann der gleiche Ferrulenkörper für unterschiedliche
Größen von
Fasern genutzt werden, was gemäß dem Stand
der Technik nicht möglich ist.
Tatsächlich
kann ein einziger Ferrulenkörper
mit seinem verbreiterten, länglichen
Faserkanal genutzt werden, um faseroptische Kabel mit unterschiedlicher
Anzahl von Fasern aufzunehmen. Auch dies ist entsprechend dem Stand
der Technik nicht möglich,
da die Anzahl und die Größe der Faserkanäle geändert werden
muss, wenn versucht wird, eine entsprechende Reproduzierbarkeit
zu erreichen.