KR19990077119A - 커넥터용 페룰 - Google Patents

Abstract

커넥터, 특히 광섬유의 커넥터용 페룰은 내부에 광섬유를 수용하기 위한 구멍으로 통과되는 몸체(1)을 포함한다. 이 몸체(1)는 구멍의 횡단면의 주변부가 그 직경이 섬유의 직경에 의해 결정되는 원(4)을 포위하고 이 원과 접촉하는 폐쇄된 비원형 라인(3)을 형성하는 섬유를 위한 안내부(2)를 가진다. 상기 몸체(1)의 형상은 페룰의 제조를 용이하게 하고 페룰 내에서 섬유의 고정을 개선한다.

Description

커넥터용 페룰

이러한 장치는 이미 공지되어 있으며, 발광 신호의 전송을 위해 사용되는 광섬유의 가역접속은 다른 종류의 커넥터를 사용하여 실행되었다. 접속되는 섬유의 두 단부의 완전한 정렬(alignment)은 광섬유용 커넥터를 실현하는데 있어서 편재되는 목표이다. 접속의 결과를 가장 많이 좌우하고 신호의 강도 손실을 최소로 감소시키는 기계적인 제품은 페룰(ferrule)이다.

페룰은 본질적으로 사용되는 커넥터의 특성에 따라서 1.3 내지 3.17 mm 범위의 직경과 3 내지 16 mm의 길이를 갖는 원통형 몸체이다. 이 페룰은 통상적으로 내부에 접착된 광섬유를 수용하기에 적합하고 페룰의 세로 방향을 관통하는 구멍을 구비해야 한다. 페룰 구멍의 직경은 도입되는 섬유 유형에 따라 0.124 내지 0.150 mm에서 변화될 수 있다. 조립시에, 발광 신호의 강도 손실을 일으킬 수 있는 정렬 에러를 피하기 위해, 페룰 구멍과 광섬유 사이의 틈새는 가능한 작아야 하며; 이 틈새의 통상적인 값은 단일 형식의 접속에 대해서는 1 ㎛ 보다 작고 다중 형식의 접속에 대해서는 3 내지 4㎛ 보다 작다.

모세 구멍(capillary hole)의 위치는 접속되는 섬유의 두 단부를 수용한 두 페룰이 그 외경 상에서 작용하는 탄력적인 얼라이닝 슬리브로써 기계적으로 정렬될 때, 얻어지는 결과에 대해서 매우 중요하다. 모세 구멍의 축선과 페룰 자체의 축선 사이의 동심 편차는 가능한 작아야 하며, 이상적으로는 단일 형식의 접속에 대해서는 1 내지 1.4 ㎛ 보다 작고 다중 형식의 접속에 대해서는 3 내지 4 ㎛ 보다 작다.

페룰의 다른 특성은 접속의 특성, 즉, 사용된 재료의 온도, 화학 또는 기계적인 안정성과 표면, 특히 접촉면과 그 외경의 다듬질 정도에 영향을 미칠 수 있다.

상업적으로 사용가능한 커넥터는 여러 유형이 있으며, 가장 폭 넓게 사용되는 커넥터는 단일 블록 세라믹 페룰(지르코늄 산화물;ZrO₂)을 함유하는 유형의 커넥터이다. 상기 재료로 인하여 재료의 안정성과, 특수한 연마 기술의 결과인 최적의, 거의 광택면 다듬질에 대해 양호한 기능을 얻을 수 있다. 세라믹 페룰을 제조하는데 사용되는 재료는 프릿화 처리(fritting treatment) 전에 몸체를 성형하기 위해 적용되는 기술에 따라 그 형상이 좌우되는 프릿된 "가공되지 않은" 물체(fritted raw body)이다. 세라믹 페룰을 제조하는데 있어서는 두 가지 주요 방법, 즉, 압출 및 사출 성형법이 있다.

상기 압출법은 모세 구멍을 갖는 원형의 원통형 막대를 얻도록 허용하며, 더욱 복잡한 형상을 얻을 수는 없다. 재료의 경도로 인하여, 다이아몬드가 설치된 연마휠을 갖는 그라인딩 또는 다이아몬드 성분에서 항상 연마재를 사용하는 특수한 방법을 제외하고는 재료가 제거되지 않는다. 따라서, 사용되어야 하는 유형의 장치에 대해서 그와 같은 값비싼 작업을 피하는 것과 이 작업들이 머신 또는 공구에서 작업품을 손상시키지 않도록 보다 느리게 진행되어야 한다는 사실은 중요하다.

사출 성형법은 더욱 복잡한 형상을 얻을 수 있으므로 그 형상이 최종 생산품에 대해 필요한 전체 형상으로 다듬질된 생산품의 형상과 더욱 가까운 "가공되지 않은" 몸체를 얻을 수 있다. 그러나, 이 기술의 주요 문제점은 매트릭스의 내부에서 모세 구멍을 생산하는 필라멘트(filament)를 정확히 관리하기 어렵다는 것이다. 용융 세라믹 재료의 플럭스(flux)에 의해 작용하는 압력은 불가피하게 필라멘트의 굴곡을 발생시키고 페룰의 외경을 성형하는 몰드 개방부에 대해 그 축선으로부터 이동시킨다. 결과적으로, 산업상 제조시에 현재 얻어질 수 있는 동심의 최상값은 20과 40㎛ 사이이며, 이러한 사실은 다듬질된 생산품에서 필요한 값을 얻기 위해 다양한 방식의 그라인딩과 모세 구멍 상의 기계적인 효과로써 여분의 재료를 외경으로부터 제거해야 한다는 것을 의미한다. 이 목적을 위해, 구멍은 일정 직경을 갖는 전체 길이에 걸쳐 페룰을 관통하는 것이 필요하다.

페룰 구멍의 길이는 커넥터의 기능에 영향을 미칠 수 있는 변수이다. 페룰 내에서 섬유를 안내해야 하는 길이는 페룰에 대해 섬유의 각이 형성된 오정렬(misalignment)을 피하기 위해 약 1.5mm 보다 작아야 한다. 현재, 약 10 mm 인, 페룰에서의 안내 구멍의 길이는 커넥터의 기능에 대해 크게 과장된 것으로 평가되며, 이 길이는 페룰 제조시 고려 사항과 형태에 기인한다.

본 발명은 커넥터용 페룰, 특히 광섬유의 커넥터용 페룰에 관한 것이며, 이 페룰은 광섬유를 수용하기에 적합한 구멍이 관통하는 몸체를 포함한다.

도 1은 페룰를 부분적으로 도시한 횡단면 측면도.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 면에 따른 횡단면도.

도 3은 페룰의 중앙부를 확대 도시한 횡단면도.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 면에 따른 횡단면도.

본 발명의 목적은 용이하고 저렴하게 제조될 수 있으며 안정되고 신뢰할 수 있는 접속을 보장하는 페룰을 제공하는 것이다.

이러한 목적은, 페룰의 몸체는 상기 구멍의 횡단면 주변부가 직경이 섬유 직경의 함수인 가상원(virtual circle)을 포위하고 적어도 한 번은 상기 가상원과 접촉하는 폐쇄 비원형 라인이 되는 방식으로 성형되는 섬유를 위한 제 1 안내부와,

그 직경이 가상원의 직경에 상응하는 원형의 횡단면을 갖는 제 2 의 부가 섬유 안내부를 포함하며,

상기 가상원의 직경은 제 1 안내부 내에 체류하는 섬유의 크기에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 본 발명에 따른 페룰에 의해서 달성된다.

한편, 섬유를 위한 제 1 안내부의 상기 규정된 프로파일(profile)은 페룰을 제조하는 동안 보강된 매트릭스 코어를 사용하도록 허용하고 이러한 사실은 제조후에 필요한 그라인딩 작업을 크게 축소시키며, 외경에 대한 구멍의 동심성(concentricity)을 개선하여, 섬유의 정확한 안내를 유지하면서 구멍의 세척을 촉진한다. 한편, 본 발명에 따른 페룰은 이 페룰 안으로 섬유를 삽입시키는 공정의 어려움을 감소시키므로, 제조 과정의 자동화 가능성을 향상시키고, 접착 여분이 들어가서 접속 위치에서 섬유의 고정성을 개선하는 증가된 접촉면을 얻을 수 있는 공간을 발생시킨다. 섬유를 위한 제 2 의 부가 안내부는 안내 기능을 개선하여 사실상 접착제의 침전이 없는 페룰의 단부를 제공한다.

종속항에 규정된 수단은 양호한 실시예에 따른 본 발명을 보완할 수 있다.

이제, 본 발명에 따른 장치의 실시예를 국한되지 않는 보기로써 기술할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 커넥터용 페룰를 도시한 부분 단면 측면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 면에 따른 횡단면도이다. 페룰은 원통형 또는 프리즘형(prismatic)이고 광섬유를 수용하기 위한 구멍이 관통되는 몸체(1)를 포함하며, 상기 구멍은 몸체(1)의 전체 길이에 걸쳐 연장된다. 따라서, 몸체(1)는 관형식이고, 구멍의 횡단면은 몸체(1)의 전체 길이에 대해서 원형은 아니다. 후자는 구멍의 횡단면의 주변부(도 2 참조)가 그 직경이 섬유 직경의 함수인 가상원(4)(도 4 참조)을 포위하여 접촉하는 비원형 폐쇄 라인(3)을 형성하는 방식으로 성형된다.

도시된 보기에서, 비원형 폐쇄 라인(3)은 구멍의 축선 주위로 연장되고 섬유의 반경에 의존하는 최소값 보다 작지 않은 가변 반경을 갖는 폐쇄 굴곡부이다. 관찰된 섬유의 반경은 공지되어 있기 때문에, 상기 최소값[원(4)의 반경]은 섬유를 페룰에 도입하는데 필요한 틈새값을 더한 섬유 반경에 대응한다. 예를 들어, 0.127 mm의 두께를 갖는 섬유에 대해서, 상기 틈새값은 +0.004mm의 차수(order)이다. 폐쇄 굴곡부의 가변 반경의 최대값은 양호하게는 2배 이상의 최소값이고, 이것은 페룰을 제조하는 동안 보강된 매트릭스 코어를 사용하도록 허용하고 필요한 그라인딩 작업을 감소시킨다.

용어 "구멍의 횡단면"은 구멍의 축선(5)에 수직인 평면에서 상기 구멍의 단면을 의미하며, 상기 축선(5)은 몸체(1)의 대칭 축선이다. 구멍의 횡단면의 주변부는 원(4)을 포위하며 적어도 한 지점 또는 원주의 한 부분에서 상기 원주와 접촉하는 어떠한 폐쇄 라인일 수 있다. 양호하게는, 안내부(2) 내에서 구멍의 횡단면의 한계를 정하는 라인(3)은 섬유를 위한 접촉점 또는 접촉 라인 세그먼트(영역)가 매번 성립되는 방식(접촉점 또는 접촉 영역은 불연속, 즉, 비접촉 영역으로 분리된다)으로, 3번 이상 섬유에 의해 결정된 원(4)과 접촉한다. 각 접촉점은 세로 접촉 라인의 일부이다(또한, 상기 각 접촉점은 구멍이 프리즘형 또는 원통형이고 그 횡단면이 비원형인 구멍의 발생 라인이다). 섬유를 조립하기 위해, 섬유는 페룰 안으로 접착되고, 접착제는 섬유 주위의 틈새 영역과 구멍의 형태에 의해서 발생된 공간 내에 침착된다[상기 구멍은, 예를 들어, 프리즘 또는 원통형이고 그 횡단면은 비원형이다; 이 경우, 라인(3)은 준선(directrix)이다]. 따라서, 페룰 내에서 섬유의 정확한 안내가 보장된다.

도 3은 페룰의 중앙부의 확대 종단면을 도시하고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 면에 따른 횡단면도이다(도 3의 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 면에 상응한다). 도시된 보기에서, 몸체(1)는 안내부 내에 있는 구멍의 횡단면이 4잎 클로버 형태가 되는 방식으로 성형되고, 이러한 구성의 형태는 페룰을 정밀하게 제조하고 용이하게 조립하며 페룰에서 섬유를 안정하고 신뢰성있게 고정하는 데 유리한 것으로 입증되었다.

몸체(1)는 섬유를 위한 제 2 의 부가 안내부(6)를 포함하며, 이 안내부(6)는 원형의 횡단면을 가진다. 상기 부가 안내부(6)의 원형 횡단면의 직경은 제 1 안내부(2)의 섬유에 의해 결정된 원(4)의 직경(즉, 페룰 구멍의 바람직한 공칭 직경:틈새를 더한 섬유 직경)에 상응한다. 이 보기에 따르는, 부가 안내부(6)는 약 0.3 mm의 길이 만큼 섬유를 안내하고 제 1 안내부(2)는 약 1.3mm의 길이 만큼 섬유를 안내하므로, 양 안내부의 전체 길이는 약 1.6 mm이다. 이 안내 길이는 페룰에 대해서 섬유의 각이 형성된 오정렬을 피하기에 충분하다. 본 발명에 따른 페룰은 최소로 축소된 섬유를 위한 안내 구멍의 길이를 가진다.

몸체(1)는 구멍의 횡단면이 원형이고 안내부(2)의 최대 직경 보다 큰 직경을 갖는 제 3 부분(7)을 가진다. 두 안내부(2,6)의 안내 길이는 충분하기 때문에, 이 제 3 부분(7)은 섬유 안내부로써 작용하지 않고 더욱 용이하게 조립하도록 부가로 작용한다.

"가공되지 않은" 페룰 몸체, 즉, 그와 같은 원래의 단편은 사출 성형법으로 제조되고 정확한 구멍의 직경을 얻기 위해 재료를 제거할 필요가 없고 또한 페룰의 외경을 그라인딩할 필요가 없다; 이것은 내경에 작용하는 기계적인 악영향을 피할 수 있다. 용융 재료의 플럭스에 의해서 주입되는 동안 굽히기 위해 힘을 받는 사용된 매트릭스의 코어는 안내부(2)와 제 3 부분(7)의 프로파일로 인해 보강될 수 있다. 양호하게, 페룰은 세라믹 사출 성형(CIM)에 의한 세라믹과, 금속 사출 성형(MIM)에 의한 금속 또는 적당한 열가소성 재료로 제조된다.

외경에 대한 구멍의 동심 뿐 아니라 모세 구멍의 크기 조건은 개선된다. 또한, 장애를 피하고 모세 구멍을 청소하기 위한 세척 작업은 실제로 더욱 용이해진다.

Claims (11)

1. 광섬유를 수용하기에 적합한 구멍이 통과하는 몸체(1)를 포함하는 광섬유의 커넥터용 페룰에 있어서,

   페룰의 몸체(1)는 상기 구멍의 횡단면 주변부가 직경이 섬유 직경의 함수인 가상원(4)을 포위하고 적어도 한 번은 상기 가상원(4)과 접촉하는 폐쇄 비원형 라인(3)이 되는 방식으로 성형되는 섬유를 위한 제 1 안내부(2)와,

   원형 횡단면의 직경이 가상원(4)의 직경에 상응하는 원형의 횡단면을 갖는 제 2 의 부가 섬유 안내부(6)를 포함하며,

   상기 가상원(4)의 직경은 제 1 안내부(2) 내에 체류하는 섬유의 크기에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 커넥터용 페룰.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 안내부(2)는 이 안내부 구멍이 프리즘형 또는 원통형이고 그 횡단면이 비원형이 되는 방식으로 성형되는 것을 특징으로 하는 커넥터용 페룰.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 구멍의 횡단면의 한계를 정하는 제 1 안내부(2)의 라인(3)은 섬유와의 하나 이상의 접촉점이 매번 성립되는 방식으로 섬유에 의해 결정된 상기 가상원(4)과 3번 이상 접촉하는 것을 특징으로 하는 커넥터용 페룰.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐쇄 라인(3)은 구멍의 축선 주위로 연장되고 가변 반경의 최소값이 틈새값을 더한 섬유 반경에 상응하는 가변 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 커넥터용 페룰.
5. 제 4 항에 있어서, 폐쇄 라인(3)의 가변 반경의 최대값은 그 최소값의 두 배 이상인 것을 특징으로 하는 커넥터용 페룰.
6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 제 1 안내부(2)에서 구멍의 횡단면은 4잎의 클로버 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 커넥터용 페룰.
7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 구멍(5)의 축선은 상기 몸체(1)의 대칭축인 것을 특징으로 하는 커넥터용 페룰.
8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 안내부(2)와 제 2 의 부가 안내부(6)는 약 1.6mm의 전체 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 커넥터용 페룰.
9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체(1)는 구멍의 횡단면이 원형이고 제 1 안내부(2)의 최대 직경 보다 큰 직경을 갖는 제 3 부분(7)을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥터용 페룰.
10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 페룰이 사출 성형으로 제조되는 것을 특징으로 하는 커넥터용 페룰.
11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 세라믹 사출 성형(CIM)에 의한 세라믹과, 금속 사출 성형(MIM)에 의한 금속, 또는 적당한 열가소성 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 커넥터용 페룰.