KR20070037580A - 광섬유 접합 및 그립 장치 - Google Patents

광섬유 접합 및 그립 장치 Download PDF

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KR20070037580A
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제임스 비. 카펜터
아끼히꼬 야자끼
다까야 야마우찌
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

광섬유 접합 및 그립 장치는 제1 및 제2 부재가 힌지에(216) 의해 부착되는 요소를 포함한다. 그립 부분은 상기 제1 및 제2 부재 각각의 제1 및 제2 내부에 배치되는 제1 및 제2 그립부를 포함하는 상기 요소 내에 형성된다. 상기 요소는 상기 그립 부분의 길이를 따라 별도의 제1 및 제2 클램핑 구역들(285 및 287)을 더 포함한다. 상기 광섬유 접합 및 그립 장치는 상기 제2 클램핑 구역(287)을 작동하는 것과 독립적으로 제1 클램핑 구역(285)을 선택적으로 작동하도록 상기 요소와 맞물리는 캡(250)을 더 포함한다.

Description

광섬유 접합 및 그립 장치{OPTICAL FIBER SPLICING AND GRIPPING DEVICE}
본 발명은 섬유 접합 및 그립 장치에 관한 것이다.
원거리 통신 산업용 광섬유를 접합하는 기계적 장치는 알려져 있다. 예를 들면, 미국 특허 번호 제5,159,653호는 2개의 다리부를 결합하는 포커스 힌지 (focus hinge)를 가지는 연성 금속으로 이루어진 시트를 포함하는 광섬유 접합을 개시하고, 여기서 상기 2개의 다리 각각은 종래의 유리 광섬유에 대한 클램핑력(clamping force)을 최적화시키기 위해 V-형 홈을 포함한다. 이 접합 장치는 미네소타(Minnesota)주 세인트폴(Saint Paul) 소재의 3M사로부터 입수할 수 있는 FIBRLOK IITM(상표명) 기계적 광섬유 접합 장치(mechanical fiber optic splice device)와 상업적으로 결합되고 있다. 또한, 미국 특허 번호 제5,337,390호는 서로 부착되는 컨넥터 본체와 페룰(ferrule), 그리고 광섬유를 적소에 유지하기 위해 상기 커넥터 본체 내에 배치되는 기계적 그립 요소를 가지는 비접착식 컨넥터를 개시하고 있다. 상기 특허명세서에 설명된 그립 요소는 상기 컨넥터 본체와 페룰 내에 형성된 구멍을 가로지르는 방향으로 플러그를 이동시킴으로써 체결가능하다. 전술된 컨넥터는 미네소타주 세인트폴 소재의 3M 회사로부터 입수할 수 있는 CRIMPLOKTM(상표명) 광섬유 컨넥터와 상업적으로 결합되고 있다. 또한 다른 종래의 장치들이 미국 특허 번호 제4,824,197호, 제5,102,212호, 제5,138,681호, 및 제5,155,787호에 개시되어 있다. 광섬유를 그립하는 장치는 미국 특허 공개번호 제2005-0063645-A1호에 개시되어 있다.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 광섬유 접합 및 그립 장치는 힌지식으로 부착되는 제1 및 제2 부재를 가지는 재료를 포함한다. 그립 영역이 각각의 상기 부재의 제1 및 제2 내부 부분에 배치된 제1 및 제2 그립부를 포함하며 상기 재료 내에 형성된다. 상기 재료는 상기 그립 영역의 길이를 따라서 별도의 제1 및 제2 클램핑 구역을 더 포함한다. 상기 광섬유 접합 및 그립 장치는 상기 제2 클램핑 구역을 작동하는 것과는 독립적으로 상기 제1 클램핑 구역을 선택적으로 작동하도록 상기 구성과 체결가능한 캡(cap)을 더 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 광섬유 접합 및 그립 장치와 체결식으로 정합하기위한 작동 캡은 상기 캡의 길이를 따라 연장되는 주 본체부를 포함한다. 제1 캡 부재와 제2 캡 부재는 상기 주 본체에 의해서 결합되고 상기 주 본체부로부터 연장된다. 상기 캡은 제1 캠 그리고 제2 캠을 더 포함하고, 상기 제1 캠과 제2 캠은 상기 제1 및 제2 부재 중에서 적어도 하나의 내면 상에 배치된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 광 컨넥터(optical connector)는 전술된 광섬유 접합 및 그립 장치를 수납하는 베이스를 포함한다.
상기 본 발명의 요약은 설명된 본 발명의 각 실시예 또는 모든 적용을 설명하고자 하는 것이 아니다. 이하 설명될 도면과 상세한 설명은 본 발명의 실시예들을 보다 명확히 예시한다.
본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 더 설명된다.
도1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유 접합 및 그립 요소를 도시하는 사시도이다.
도1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 작동 캡을 도시하는 사시도이다.
도2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 비절첩된 섬유 접합 및 그립 요소를 도시하는 평면도이다.
도2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비절첩된 섬유 접합 및 그립 요소를 도시하는 평면도이다.
도2c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비절첩된 섬유 접합 및 그립 요소를 도시하는 평면도이다.
도2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 절첩된 섬유 접합 및 그립 요소를 도시하는 측면도이다.
도3a 내지 도3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 작동 캡을 도시한 다양한 단면도이다.
도4a 내지 도4d는 예시적인 섬유 접합 및 그립 장치의 개략적인 작동 순서를 도시한 도면이다.
도5a 내지 도5c는 예시적인 섬유 접합 및 그립 장치의 다른 개략적인 작동 순서를 도시한 도면이다.
도6a 및 도6b는 대체 작동 캡의 단부도이다.
도7은 광 커넥터 장치에 적용된 예시적인 섬유 접합 및 그립 장치를 도시한 단면도이다.
도8은 본 발명의 대체 실시예에 따는 섬유 접합 및 그립 요소와 작동 캡을 도시한 측면도이다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 변경 및 변형이 가능하고, 그 세부사항은 도면에서 예시되며 이하에서 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 설명된 특정 실시예에 한정되지 않는다. 반면에, 본 발명은 첨부된 청구의 범위에 의해 한정되는 바와 같이 본 발명의 기술 사상의 범위 내에 있는 모든 변경, 동등물, 및 대체예를 포함한다.
도면은 광섬유 접합 및 그립 장치의 다양한 실시예를 도시한다. 용어 "그립", "접합", "클램핑", "연결"은 예시한 장치에 적용될 수 있으며, 본 발명의 장치들과 방법들은 섬유 그립, 섬유 클램핑, 섬유 접합, 그리고/또는 섬유 연결 분야에 사용될 수 있으므로, 상기 용어들은 서로 배타적이지 않다. 다양한 실시예에 예시된 요소들이 섬유의 제거를 허용할 수 있으므로, "접합"이라는 용어는 특별히 한정된 의미로 해석되어서는 안된다.
도1a 및 도1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 섬유 접합 및 그립 장치의 두 가지 구성요소, 즉 접합 요소(110)(도1a) 및 작동 캡(150)(도1b)을 도시하고 있다. 도1a에서 요소(110)는 절첩 상태로 도시된다. 이러한 예시적인 절첩 상태에서, 요소(110)는 접합될 섬유의 초기 정렬을 제공한다. 요소(110)는 예를 들어 재료(111)의 시트(도2a 참조)로 형성된 제1 부재(112) 및 제2 부재(114)를 포함하고, 이들은 힌지 영역(116)으로서 도시된 각각의 부재의 제1 단부에서 힌지식으로 부착된다. 요소(110)는 별도의 접합 및/또는 클램핑 구역들을 더 포함한다. 예시적인 일 실시예에서, 예를 들면 슬롯(141)과 같은 하나 이상의 슬롯이, 별도의 접합/클램핑 구역을 한정하도록 제공될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 별도의 접합/클램핑 구역들은 상기 접합/클램핑 구역 사이에 시트(111) 재료 두께를 얇게 해서 한정 될 수 있다. 또한 그립 영역(120)이 제공되며, 이는 각각의 부재의 제1 및 제2 내부 부분 상에 배치된 제1 그립부(122)와 제2 그립부(124)를 포함한다(도2d 참조). 그립 영역(120)은 광섬유를 그 그립부(122, 124) 내에 수용하도록 구성된다. 광섬유들은 포트(121a 및 121b)를 통해 요소(110) 내로 삽입될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 그립 장치(110)는 폐쇄된(작동된 또는 체결된) 상태로 위치될 때, 상기 그립 영역 내에 배치된 광섬유의 외부 주연부로 실질적인 힘을 인가할 수 있다.
시트(111)(예를 들어, 도2a 내지 도2c 참조)의 치수는 그 적용에 따라 상당히 달라질 수 있다. 그립 장치(110)는, 바람직하게는 알루미늄과 같은 연성 금속과 같이 변형될 수 있는 재료의 시트(111)로 형성될 수 있다. 상기 재료의 일례로 는, 템퍼(temper)가 0이며 그리고 23 내지 32 사이의 브리넬 범위의 경도(BHN)를 가지는 통상 "3003"으로 알려진 알루미늄 합금이 있다. 다른 가능한 합금으로는 템퍼가 0이며, H14 또는 H15의 "1100"으로 알려진 합금 있다. 적절한 인장 강도는 35 내지 115 MPa 사이이다. 다른 금속 및 합금 또는 그 적층물이 시트(11)를 형성하는데 사용될 수 있다. 이러한 금속들로는 구리, 주석, 아연, 납, 인듐, 금 및 그 합금을 포함한다. 또한 투명 또는 불투명한 중합체 재료가 시트(111)의 재료로서 사용될 수 있다. 적합한 중합체들로서는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜, 아세테이트, 폴리카보네이트, 폴리에테르술폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리비닐리덴 플로라이드, 폴리술폰, 그리고 VIVAK(메사추세츠주 셰필드 소재의 셰필드 플라스틱 인크사의 상표)과 같은 코폴리에스터가 있다.
도1a와 도2d를 참조하면, 힌지 영역(116)은 시트(111)의 외면상에 형성될 수 있고, 전체적으로 시트(111)의 길이를 따라 연장된다. 힌지 영역(116)은 중심으로 위치되는 홈을 포함하고, 이 홈은 두께가 감소된 영역으로 형성되는데, 상기 두께가 감소된 영역은 시트(111)를 두 개의 동일한 평판 형태의 부재들 또는 두 개의 다리부(112 및 114)로 분리하는 힌지를 한정한다. 이러한 힌지는 미국 특허 번호 제5,159,653호에서 설명되는 방식으로 형성될 수 있다. 절첩된 상태에서, 요소(110)의 실시예는, FIBRLOKTM(상표명) 기계적 광섬유 접합 장치와 같은 광섬유 접합 장치에 삽입될 수 있도록 구성된다. 또한 본 설명이 제공된 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 바와 같이, 요소(110)는 또한 다른 광섬유 접합장치 및 광 커넥터에도 적용가능하다.
도1b는 예시적인 캡(150)의 정면 사시도를 도시한다. 상기 캡(150)은 요소(110)를 체결하여 요소(110)가 폐쇄 또는 작동 상태로 위치되도록 설계된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 요소(110)가 개별적인 클램핑 구역을 포함하는 것처럼, 캡(150)은, 예를 들면, 주 본체부(155)에 결합되는 영역(160) 및 영역(170)과 같은, 개별적인 작동 기구를 포함하도록 설계된다. 캡(150)이 요소(110)와 체결될 때, 상이한 클램핑 구역은 상이한 시기에 작동/폐쇄될 수 있다. 예시적인 캡의 구조에 대한 보다 상세한 설명이 이하에 설명된다.
도2a는 비절첩된 상태에 있는 요소(110A)의 평면도를 도시한다. 요소(110A)는 개별적인 접합/클램핑 구역(185 및 187)을 한정하는 슬롯(141)을 포함한다. 슬롯(141)은 상기 요소의 일측면으로부터 중심 근처까지 시트 내로 절삭될 수 있으며, 여기서 힌지 영역(116)이 위치될 수 있다. 요소(110A)는 전술된 바와 같이 힌지 영역(116)을 경유하여 힌지식으로 부착되는 부재(112 및 114)을 가지는 재료의 시트(111)를 포함한다. 부재(112)는 그립부 또는 홈(192 및 193)을 포함하며, 이 들은 그립 및/또는 접합되는 섬유의 유형에 따라 V 형 홈으로 형성될 수 있고 또는 다른 다각형 형태를 포함할 수 있다. 홈(192 및 193)은 응용 분야에 따라서 동일한 홈 형상 또는 상이한 홈 형상을 가질 수 있다. 선택적으로, 홈들(192 및 193)은 미국 특허 공개번호 제2005-0063645-A1호에 설명된 것처럼 사전 홈형성될 수 있다. 부재(114)는 사전 홈형성될 수 있고 V자 형태의 홈으로 형성되거나 다른 다각 형 형태로 형성될 수 있는 그립부(194 및 195)[그립부(192 및 193)와 각각 대향함]를 포함한다. 홈(194 및 195)은 적용에 따라 동일한 홈 형상 또는 다른 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 절첩된, 즉 섬유 수용(개방) 상태의 요소(110A)의 단부도인 도2d에 도시된 바와 같이, 제1 그립부(122)와 제2 그립부(124)가 V형 홈을 포함하도록 구성될 수 있다.
도2c에 도시된, 요소(110C)의 대체 실시예에서, 슬롯(141c)이 그립 영역의 홈부를 통과해 절삭되지 않도록 일 측면에서부터 부분적으로 시트(111)의 내부로 절삭될 수 있다.
요소(110A)는 (미국 특허 번호 Re. 36,146호에 개시된) 종래의 유리-유리-폴리머(glass-glass-polymer, GGP) 섬유, 종래의 유리계 섬유, 플라스틱 광섬유(Plastic Optical Fiber, POF), TECS(Technically Enhanced Clad Silca) 섬유와 같은 소정 유형의 광 섬유를 접합하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 섬유들은 단일 모드 또는 다중 모드 섬유들일 수 있으며, 125㎛ 이하, 125㎛ 내지 900㎛ 사이, 및/또는 900㎛ 보다 큰, 또는 그 외의 비규격(nonstandard) 직경을 가질 수 있는 것과 마찬가지로, (버퍼 코팅을 제거하거나 제거하지 않은) 약 125㎛ 등의 표준 직경(버퍼 코팅 포함), 250㎛의 외부 직경, 및/또는 900㎛의 외부 직경을 가질 수 있다. 다른 예시적인 대체 실시예에서는, 홈(192 및 194)은 장치가 작동될 때 제1 직경(또는 홈 치수)를 형성하도록 구성되고, 홈(193 및 195)은 장치가 작동될 때 제2 직경(또는 홈 치수)를 형성하도록 사전 홈형성된다. 제2 직경(또는 홈 치수)은 제1 직경(또는 홈 치수)과 동일하거나 상이할 수 있다. 예시적인 일 실시예에서 는, 예를 들어, 실리카 피복(silica-clad) 섬유를 접합할 때, 홈(192)은 V형 홈을 가질 수 있고, 홈(194)은 생략될 수 있으며, 홈(193 및 195)은 더 큰 직경의 버퍼 섬유(buffered fiber)를 클램핑하도록 구성될 수 있다. 또한, 하나 이상의 부재(112 및 114)의 그립 영역은 섬유 수용 유도 영역(lead-in fiber-receiving regions)을 형성하도록 선택적으로 하나 이상의 원뿔부 및 리세스(132a 내지 132d 및 134a-134d)를 더 포함할 수 있다.
도2a에 도시된 바와 같이, 요소(110A)는 예를 들면 부재(112) 또는 부재(114)를 통해 절삭될 수 있는, 슬롯(141)과 같은 단일 슬롯 구조를 포함한다[상기 도면에서는 슬롯(141)이 부재(112)를 통해 절삭된다]. 상기 슬롯은 [요소(110A)가 절첩 상태로 위치하면] 상이한 클램핑 구역을 한정하기 위해 사용될 수 있으며, 여기서 구역(185)은 접합 영역을 제공할 수 있고, 구역(187)은 버퍼 클램핑 구역을 제공할 수 있으며, 그 반대로 될 수도 있다. 따라서, 접합 구역(185)은 상기 버퍼 클램핑 구역(187)과는 독립적으로 종단 순서상 상이한 시간에 개방되거나 폐쇄될 수 있고 그 반대로 될 수도 있다. 예를 들면, 섬유 스터브(fiber stub)를 종단 섬유(terminating fiber)에 접합할 때, 상기 섬유 접합부는 구역(185)(또한 접합 영역으로 참조 됨)에 위치할 수 있으며 그리고 상기 버퍼 코팅된(buffer-coated) 종단 섬유는 클램핑 구역(187)에 의해 적합한 위치에 유지된다. 예를 들면, 버퍼 클램프 홈(193 및 195)은 (작동 상태 혹은 폐쇄 상태에서) 250㎛ 버퍼 코팅된 광섬유 상으로 클램핑하도록 설계될 수 있다. 이러한 클램핑은 상기 요소가 완전히 폐쇄될 때 섬유의 보유를 제공할 수 있다.
대체 실시예에서, 도2b에 도시된 바와 같이, 요소(110B)는 구역(185 및 187)을 형성하기 위해, [서로 힌지(116)에 대향하는 시트(111)에 형성된 슬롯(141a 및 141b)을 포함하는] 이중 슬롯(double-slot) 구조를 포함한다. 또한 그 적용에 따라 강도가 상이한 다중 슬롯 구조를 제공할 수 있다. 물론, 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 슬롯들의 수는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 선택할 수 있다는 것은 자명하다.
또 다른 대체 실시예에서는, 구역(185 및 187)은 상기 접합 및/또는 클램핑 구역을 분리하는 시트 재료 두께(111)의 박형화에 의해 한정될 수 있다. 예를 들면, 상기 접합 및/또는 클램핑 구역들의 분리는, 상기 구역 사이의 영역에서, 사용되는 시트의 유형에 따라, 시트 재료의 두께를 원래 두께의 50% 내지 90%로 감소시킴으로써 달성할 수 있다.
이러한 예시적은 구성은 각 구역에 위치된 섬유 상에 상이한 수준의 응력이 부과될 수 있게 한다. 예시적인 커넥터 실시예에서, 일 단부에 고정된 광섬유의 짧은 길이가, 페룰 내에 부착되고, 페룰 외부로 상기 접합 구역 중심 내로 연장되어 (여기에서는 "섬유 스터브"로 참조 됨), 종단 섬유에 접합될 수 있는데, 이로 인해 접합 영역이 먼저 작동(폐쇄)될 수 있고, 이어서 상기 종단 섬유를 적절한 위치에 확보하는 클램핑(그립) 구역이 작동될 수 있다. 이러한 접합 순서(splicing sequence)는 섬유 단부 사이에서 충분한 광학적 접촉을 보장할 수 있다. 이와는 다르게, 증가된 응력이 전체 섬유 유지력을 증가시키기 위해 상기 클램핑 구역내의 섬유에 부과되는 반면, 가벼운 응력이 접합 구역에서 두 섬유의 정밀한 정렬을 위 해 사용될 수 있다. 상기 클램핑 구역의 작동 후에, 상기 접합 구역을 완전히 작동시켜 접합이 완료될 수 있다. 상기 용어 "폐쇄" 또는 "작동"은 상기 요소의 그립부들이 충분한 힘을 접합/그립/유지되는 섬유의 외부에 전달하는 것을 의미한다. 그러므로, 상기 장치를 완전히 작동하지 않아도 적어도 소정의 유지력이 섬유 또는 버퍼 상에 가해질 수 있다.
따라서, 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 한 클램핑 구역의 완전한 작동은 본 명세서에서 설명되는 기구를 사용하는 다른 클램핑 구역의 작동과는 독립적으로 (예를 들면 먼저, 동시에, 또는 이후에) 실현될 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, (본 명세서에서 동작 캡으로 참조되는) 캡(150)은 요소(110, 110A, 110B, 110C)를 작동시키는데 이용될 수 있다. 예컨대, 캡(150)은 플라스틱 사출 몰드된 성분으로서 형성될 수 있다. 본 명세서에서 주어진 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 다른 적당한 재료들을 사용할 수도 있다는 것은 자명하다.
도3a 내지 도3d는 예시적인 캡(150)의 다양한 도면들을 보여준다. 외면의 측단면도를 도시하는 도3a에서는, 캡(150)은 상기 캡 길이를 따라 연장되는 주 본체부(155)를 포함하며, 제1 클램핑 기구(160) 및 제2 클램핑 기구(170)를 연결한다. 도3a에서 도시하는 예시적인 구조에서는, 캡(150)은 선택적으로 하나 또는 그 이상의 멈춤쇠(detent), 예를 들면 제1 클램핑 기구(160)과 제2 클램핑 기구(170) 양쪽 또는 그 중 하나의 외면에 배치되는 멈춤쇠들(156 및 157)을 더 포함할 수 있다. 상기 멈춤쇠(들)은 상기 캡이 커넥터 또는 (도5a 내지 5c에서 보다 상세히 보 여주는) 접합 본체와 맞물리거나 배치되도록 이용될 수 있다. 선택적으로, 두 개 이상의 멈춤쇠가 상기 캡(150)에 제공될 수 있다.
도3b는 내부 캠들(162 및 171)을 포함하는 캡(150)의 내부의 측단면도를 도시한다. 캠(162)은 클램핑 기구(160)의 내면에 위치되고 그리고 캠(171)은 클램핑 기구(170)의 내면에 위치된다. 캠(162)는 제1 캠 영역(161)을 포함한다. 접합 및 그립 장치가 폐쇄된 동안에, 상기 접합 및 그립 요소의 상기 두 다리들은 영역(161)에 위치하는 데, 상기 두 다리들은 (예를 들면, 상기 요소의 두 다리들은 서로를 향해 가압되어 있지 않아서 섬유가 들어갈 수 있는) 개방된 위치를 유지한다. 캠(162)는 제1 캠 천이(transition) 지역(164) 그리고 제2 캠 천이 지역(166)을 더 포함한다. 캠(171)은 제1 캠 영역(176), 제1 캠 천이 지역(172) 그리고 제2 캠 천이 지역(173)을 포함한다. 도3c 및 도3d의 예시적인 캡(150)의 일단부의 횡단면도를 참조하면, 캠 천이부(164)는, 상기 버퍼 클램핑을 하기 전에, 요소(110, 110A, 110B, 110C)의 접합 구역을 점진적으로 작동하여 폐쇄하도록 설계될 수 있다. 이 예시에서는, 캠 천이 영역(164)이 캡 부재 또는 다리(151 및 152)상에서 [주 본체부(155)에 대하여] 캠 천이 지역(172)보다 아래에 위치된다. 또한, 요소 구역[예를 들면, 구역(185)]의 점진적인 클램핑은 캠 천이 지역(164)의 돌출부를 경사지게 하여 실현할 수 있다. 그리고, 캠 천이 지역(172)은, 캠 천이부(166)가 상기 접합 요소와 맞물릴 때까지는, 요소(110, 110A, 110B, 110C)와 맞물리지 않는다. 그러므로, 캡(150)이 요소(110, 110A, 110B, 110C)와 맞물릴 때, 캠(162 및 171)은 요소 다리(112, 114)가 서로를 향해 가압되도록 요소 다리(112, 114)를 지 나 활주할 수 있다. 예시적인 실시예에서는 요소 다리(112 및 114)(도2c 참조) 외면의 둥근 모서리가 캠 동작을 더 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 대체 실시예에 따르면, 캡(150)은 상기 캠(162 및 171) 중 하나 또는 양측 모두에 대해서 캠 천이부를 추가로 더 포함할 수 있다.
도4a 내지 도4d는 캡(250)에 의한 접합 요소(210)의 작동 순서의 일 예를 도시한다. 이 일 예에서는, 섬유 스터브와 종단 섬유(도시 안함)가 접합 구역(285)의 그립부 내에 삽입되고 그리고 종단 섬유의 버퍼부는 클램핑 구역(287)의 그립부 내에 수용되는 것을 가정한다. 도4a의 분해도에서는, 캡(250)이 요소(210)과 접촉하지 않는다. 도4a의 측단면도에 도시된 바와 같이, 단일(또는 이중) 슬롯(241)은 요소(210)의 구역(285 및 287)을 한정한다.
도4b에서는 섬유 스터브와 종단 섬유의 단부의 예비 광학적 접촉이 접합 구역 내에서 이루어질 수 있도록 상기 캡(250)이 요소(210) 쪽으로 화살표(205) 방향으로 이동되어 있고 제1 캠 영역(161 및 176)과 접촉하고 있는 상태를 보여준다. 도4b에서, 상기 캠 천이 지역(164)의 시작은 접합 구역(285)의 상단부와 일치한다.
상기 폐쇄 이동은 손에 의해 그리고 바람직하게는 도구를 사용하여 이루어 질 수 있다. 예를 들면, 예시적인 기구는 상기 섬유 정렬 및 그립 장치의 주 본체부(접합부 또는 커넥터)를 기구 베이스의 일부인 안치부 내에 수용한다. 상기 기구 베이스는 평탄면 상에 위치되도록 및/또는 조작자의 손에 잡히도록 설계될 수 있다. 상기 섬유 정렬 및 그립 장치는 상기 작동 캡이 (예를 들면 도5a 내지 도5c에 도시한 것처럼) 위쪽으로 향하도록 안치부 내에 위치한다. 또한, 이 도구는 상 기 베이스에 부착되어 부착 지점에서 회전하는 레버 암을 포함하고, 그리고 상기 부착 지점에서 그 단부로 연장되는데, 상기 단부는 상기 안치부를 지나 연장된다. 상기 레버 암의 단부는 엄지 또는 다른 손가락이 그 위에 올려질 수 있도록 설계되고, 상기 레버 암을 상기 도구 베이스를 향해 가압하기 위해 힘이 그 위에 인가되도록 설계된다. 상기 도구 베이스의 레버 암 부착 지점과 상기 레버 암의 상기 단부 사이의 일 지점에서, 대략 작동 캡의 치수인 제3 지점은 상기 장치의 안치부 내에 직접 위치될 수 있다. 이 제3 지점(또는 작동 지점)은 상기 레버 암이 상기 도구 베이스를 향해 회전할 때 상기 작동 캡의 상부와 접촉한다. 힘이 이 레버 암에 인가되면, 상기 캡은 화살표(205)와 같은 방향으로 상기 도구를 향해 가압된다. 이 레버 암은 상기 작동캡이 과작동되는 것을 방지하기 위하여 스토퍼를 포함할 수 있다. 작동과 동시에, 상기 레버 암은 외측 방향으로 회전되고 그리고 상기 장치는 상기 기구로부터 제거된다.
캡(250)이, 예를 들어 상기 도구의 레버 암에 의해서, 연속하여 화살표(205) 방향으로 이동될 때, 도4c는 천이 캠 영역(172)에 의해 아직 작동되지 않은 구역(287)과 체결되기 이전에 천이 캠 지역(164)이 구역(285)과 완전 체결된 상태를 도시하고 있다. 이러한 작동에 의하여, 상기 섬유 스터브의 상기 종단 섬유에 접합이 완결된다. 도4d는 요소(210)의 완전한 작동을 도시하는데, 구역(285)은 캠(162)에 의해서 폐쇄되고 그리고 구역(287)은 캠(171)에 의해서 폐쇄된다. 따라서, 구역(287)이 완전히 작동될 때, 상기 종단 섬유는 요소(210) 내에 견고하게 그립되고, 개선된 접합 유지력을 제공한다.
요소(210)의 동작의 다른 설명이 도5a 내지 도5c의 단면도에서 도시되고 있는데, 요소(210)는 베이스(290)에 배치되고, 상기 베이스(290)은 광 커넥터 또는 독립형(stand-alone) 접합 장치의 일부일 수 있다. 이 일 예에서는, 섬유 스터브와 종단 섬유(도시 안함)가 상기 접합 구역(285)의 그립부 내에 삽입되고 그리고 상기 종단 섬유의 상기 버퍼부가 클램핑 구역(287)의 상기 그립부에 수용되는 것을 다시 가정한다. 도5a는 요소(210)가 베이스(290)의 받침부(292)에 배치된다. 이러한 실시예에서, 상기 받침부(292)는 요소(210)의 힌지부(216)을 지지하고 수용하는 함몰부를 더 포함한다. 베이스(290)는 캡 부재(251 및 252)를 수용하기 위해서, 그리고 캡 멈춤쇠(256 및 258)를 고정(또는 적소에 로크)하기 위해서 슬롯들(295)을 더 포함한다. 요소(210)와 캡(250)의 구성은 위에서 설명한 것과 유사하다.
도5a에서는, 캡(250)이 화살표(205) 방향으로 멈춤쇠(257)가 베이스 걸쇠(base catch)에 의해 잠겨지는 위치로 이동한다. 이러한 실시예에서, 이 위치는, 천이 캠 지역(164)에 의한 구역(285)에 있는 부재(또는 다리)(212 및 214)의 체결 시작 위치에 대응한다. 도5b에 도시한 것처럼, 이 점으로부터, 캡(250)이 화살표(205) 방향으로 더 이동된 것과 함께, (여기에는 접합 구역으로 구성된) 구역(285)은 구역(285)의 부재(212 및 214)에 캠 천이 지역(164)에 의해 서로를 향해 힘이 가해지면서 작동(폐쇄)되고, 이때 (여기에는 버퍼 클램핑 구역으로 구성된) 구역(287)은 절첩 상태 즉 개방 상태를 유지한다. 이러한 실시예에서, 구역(285)은 상기 섬유 스터브를 상기 종단 섬유에 접합하는 것을 이룰 수 있도록 V 형 홈 구조를 포함하는 그립 영역(120b)을 더 포함한다. 또한, 구역(287)은 상기 종단 섬유의 상기 버퍼부를 그립하거나 클램핑하기 위한 그립 영역(120a)을 포함한다.
도5c는 캡(250)의 [요소(210)을 향한 방향인] 화살표(205) 방향으로의 연속된 이동을 함에 따라, 구역(285)과 구역(287) 모두가 완전히 작동된 위치를 도시한다. 이 실시예에서, 완전한 작동은 베이스(290)의 베이스 걸쇠(294)에 의해서 잠겨진 멈춤쇠(256)와 일치한다. 이때 상기 캡은 베이스(290) 위의 적소에서 결합하나, 화살표(205)의 방향과 반대되는 방향의 인력이 가해지면 제거될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 캡 멈춤쇠들(256 및 257) 사이의 거리는 상기 요소가 더 느리거나 빠르게 작동되도록 더 길거나 짧게 변화될 수 있다. 따라서, 바람직한 실시예에 따르면, 상기 섬유 접합 및 그립 장치는 독립적인 그립/접합력을 접합/그립되는 섬유의 상이한 위치에 제공할 수 있다.
당해 기술 분야의 통상의 기술을 가진 자에게, 상이한 위치에서 순차적인 및/또는 점진적인 클램핑을 이루는 구조는 다른 구조를 이용하여 이루어 질 수 있다는 것을 명확히 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 상기 작동 캡은 단일 캠 구조를 가질 수 있고 그리고 구역(287)의 부재(212 및 214)는 구역(285)의 부재(212 및 214)보다 (상기 힌지 부분에서 연장되는) 더 짧은 길이를 가질 수 있다. 이런 방식에서, 캡(250)의 요소(210)를 향한 이동에 의해, 구역(285)은 구역(287)이 캠과 접촉하기 전에 상기 캠과 접촉할 수 있다. 이런 방식에서, 구역(285)은 구역(287)이 작동되기 이전에 독립적으로 작동될 수 있다. 이와는 다르게, 구역(285 및 287)의 상기 그립 영역은 상이한 크기의 응력을 고정되는 섬유(들)의 외주에 인가 하기 위해서 다른 구조로 형성될 수 있으며, 그에 따라, 상이한 시간에 상기 섬유(들)의 상이한 부분들의 작동이 이루어진다. 이와는 또 다르게, 상기 작동 캡은 2개 이상의 작동 캡으로 분리되어 상이한 시간에 상이한 접합 및 그립 요소 부분을 폐쇄할 수 있다. 그러나, 이와는 다르게, 상기 작동 캡은 상기 섬유의 축에 대해 병렬 방향으로 활주하도록 설계될 수도 있다. 이런 방식에서, 상기 작동 캡은 먼저 제1 클램핑 구역과 체결된 후, 상기 섬유의 축에 평행한 방향으로 이동되어 제2 클램핑 구역과 체결된다.
또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 작동 캡은 대칭되거나 비대칭되는 캠 동작(camming action)을 제공하도록 설계될 수 있다. 예를 들면, 도6a는 상기 캡은 (전술된 것과 유사하게) 캠 부재(251 및 252) 양측 모두에 형성된 캠(162 및 171)을 포함하는 대칭 구조를 도시하고 있다. 이와는 다르게, 도6b에서 도시하는 캡(350)은 캡 부재(351)에만 형성된 캠(362 및 371)을 포함한다. 이와는 또 다르게(도시 안함), 캠(362)은 캡 부재(351)에 형성되고 그리고 캠(371)은 캡 부재(352)에 형성될 수 있다. 본 발명이 제시하는 기술 분야에 관한 지식이 있는 자에게 다른 구성들도 가능하다는 것은 자명하다.
전술된 바와 같이, 요소(110)는 여러 가지 광섬유 접합 기구 및 광 커넥터에 적용될 수 있다. 예를 들면, 도7은 예시적인 섬유 커넥터(400)를 도시하고 있다. 이 커넥터에서, 요소(210)가 커넥터 베이스(290)에 장착된다. 전술된 바와 같이, 예를 들면 섬유(432)를 가지는 스터브(430)와 같은, 섬유 스터브는 완전한 작동 이전에 구역(285) 내에 정렬될 수 있다. 스터브(430)는 베이스(290)의 포트(297)에 삽입될 수 있다. 종단 섬유 단부(도시 안함)는 정열 포트(298)를 통해, 구역(287) 내에서 상기 개방된 그립 부분을 통해, 구역(285) 내에서 섬유(432)에 접촉할 때까지 커넥터(400)에 삽입될 수 있다. 상기 하나 또는 그 이상의 바람직한 실시예에 부합하는, 상기 장치의 작동은 캡(250)을 요소(210)를 향해 이동시킴으로 이루어질 수 있다. 이러한 바람직한 구성은, 캠(171)이 구역(287)을 작동하기 이전에 캠(162)이 구역(285)을 작동한다. 이와는 다르게, 캡(250)은 캠(162)에 의해 구역(285)이 작동되기 이전에 또는 동시에 캠(171)이 구역(287)을 작동하도록 설계될 수 있다. 본 설명이 제공하는 기술 분야에 관한 지식이 있는 자에게 장치(400)는 두 개의 종단 섬유들과 같은 다른 섬유들을 접합/그립 하도록 설계될 수 있다는 것은 자명하다.
또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게, 다른 실시예들이나 여기에서 설명된 접합 및 그립 장치의 변경들은 (3M 회사로부터 상업적으로 입수할 수 있는) 4x4 FIBRLOKTM 그리고 다중섬유 FIBRLOKTM 광섬유 장치에 이용될 수 있는 건은 자명하다.
대체 실시예에서, 요소(110)는 광섬유 접합 및 그립 장치의 본체에 위치할 수 있고 그리고 상기 요소의 각 부분을 독립적으로 폐쇄할 수 있는 작동 캡을 하나 이상 이용할 수 있다. 예를 들면 광섬유 꼬리선(fiber optic pigtail)과 같이 알려진 직경의 버퍼 피복된(buffer coated) 광섬유의 길이는 절개되고 다듬어진 제1 말단 또는 제1 말단에 부착된 (예를 들면 ST, LC, FC 유형의 광 커넥터와 같은) 종 래의 광 커넥터를 포함할 수 있다. 상기 꼬리선의 다른 (제2) 말단은 요소(110)의 버퍼 클램핑부 내부에 정렬될 수 있다. 상기 섬유의 상기 제2 말단은 버퍼 피복이 제거되고, 그리고 벗겨진 부분은 일부가 상기 동일한 요소의 접합 부분에 연장될 수 있다. 제1 캡은 상기 버퍼 클램핑 부분을 작동할 수 있고, 그 결과 상기 버퍼 피복된 섬유에 상기 요소가 클램핑되는데, 제2 캡은 종단 섬유가 공급될 때 상기 요소의 섬유 접합 부분을 작동하도록 후에 사용된다. 그 결과로, 요소(110)는 필드-터미너블(field-terminable) 광섬유 꼬리선의 부분을 형성할 수 있고, 이는 필드 내에서 빠른 설치를 가능하게 한다[예를 들면, 설치자는 상기 접합 부분이 광섬유 꼬리선을 (예를 들면 종단 섬유와 같은) 제2 광섬유에 연결하기 위해서 단지 제2 섬유만 준비하면 된다].
다른 예시적인 실시예가 도8에 도시되어 있는데, 도8의 섬유 접합 및 그립 장치(500)는 요소(510)와 작동 캡(550)을 포함한다. 이 예시적인 실시예에서, 요소(510)는 세 개의 분리된 클램핑 구역, 접합 구역(585), 제1 버퍼 클램핑 구역(587), 그리고 제2 버퍼 클램핑 구역(588)을 포함한다. 요소(510)는 섬유 수용 유도 부분(lead-in fiber-receiving regions)을 형성하기 위해 선택적으로 하나 이상의 리세스/포트(532, 534, 535, 536)를 포함할 수 있다. 슬롯(541A 및 541B)이 요소(510)의 홈 부분에서 연장되지 않는 실시예들에서는 섬유 수용 유도 부분(535 및 536)이 제거될 수 있다.
하나 이상의 홈(594, 595, 596)은, 전술된 것과 유사하게, 요소(510)에 V 형 홈 또는 다른 형태의 홈을 형성할 수 있다. 이 실시예에서, 홈(594)은 상기 장치 가 작동될 때 제1 직경(또는 홈 치수)을 가지도록 형성되고, 홈(595 및 596)은 상기 장치가 작동될 때 제2 직경(또는 홈 치수)을 가지도록 형성된다. 상기 제2 직경(또는 홈 치수)은 상기 제1 직경과 동일하거나 상이할 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들면, 실리카 피복 섬유들의 접합 시, 홈(594)은 벗겨진 섬유를 그립하기 위해 v자 형태를 가질 수 있고, 그리고 홈(595, 596)은 접합되는 섬유들의 버퍼부들을 그립하기 위한 형태를 가질 수 있다. 요소(510)는 캡(550)에 의해 작동되고, 상기 캡(550)은 또한 세 개의 분리된 작동 기구들(560, 570, 580)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도8에서 도시한 것처럼, 캡(550)은 세 개의 분리된 캠을 포함하는데, 구역(585)을 작동하기 위한 캠(562), 구역(587)을 작동하기 위한 캠(574), 그리고 구역(588)을 작동하기 위한 캠(577)을 포함한다. 바람직한 구성으로, 캡(550)은 캠(574 및 577)이 구역(587 및 588)을 각각 작동하기 이전에 또는 동시에 캠(562)이 구역(585)을 작동하도록 설계될 수 있다. 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 장치(500)는 모든 유형의 섬유를 접합/그립 하도록 설계될 수 있다는 것은 분명하다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 상기 접합 및 그립 장치는 접합 순서 내의 특정한 위치에서 특정한 영역에 배치되는 섬유에 상이한 크기의 응력이 부과되도록 하기 위해서 다중의 그립/접합 영역들을 포함하도록 구성될 수 있다.
광섬유가 대도시 및 네트워크의 접근 영역들의 내부에 더 깊게 배치될수록, 이러한 기계적 상호 연결 제품들의 이점들은 이 제품들이 섬유 대 가정/데스크/건물/사업(Fiber-To-The-Home/Desk/Building/Business, FTTX) 응용분야에 적용될 수 있다는 것이다. 본 발명의 상기 장치는 다중 접합 및 연결을 취급할 때, 특히 노동 비용이 비싼 곳의 경우, 용이한 사용이 요구되는 설치 환경에 이용될 수 있다.
본 발명은 위에서 설명한 특정한 예들에 한정되지 않으며, 첨부된 특허청구 범위 내에서 본 발명의 모든 관점들을 포함한다. 본 발명의 기술 분야에 관한 지식이 있는 자에게 본 발명의 다양한 변형들, 유사한 공정들, 그리고 본 발명이 적용될 수 있는 많은 구조들 역시 본 발명의 범위 내에 속한다는 것은 분명하다. 첨부된 특허 청구항들은 이러한 변형들과 장치들을 모두 포함한다.

Claims (20)

  1. 힌지식으로 부착되는 제1 및 제2 부재를 가지는 재료와,
    각각의 상기 부재 제1 및 제2 내부 부분에 배치되는 제1 및 제2 그립부를 포함하는 그립 영역이며, 상기 그립 영역의 길이방향을 따라 개별적인 제1 및 제2 클램핑 구역을 더 포함하는 상기 재료 내에 형성되는 그립 영역과,
    상기 제2 클램핑 구역을 작동하는 것과는 독립적으로 상기 제1 클램핑 구역을 선택적으로 작동하도록 상기 재료와 체결가능한 캡을 포함하는 광섬유 접합 및 그립 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 캡은 제1 캠 및 제2 캠을 포함하고, 상기 제2 캠이 상기 제2 클램핑 구역과 체결되기 이전에 상기 제1 캠이 상기 제1 클램핑 구역과 체결되도록 구성되는 광섬유 접합 및 그립 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 재료는 제1 및 제2 클램핑 구역 사이에 배치되어 있는 적어도 하나의 슬롯을 포함하는 광섬유 접합 및 그립 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 재료는 제1 부재 위에 위치된 제1 슬롯 및 제2 부재 위에 위치되고 상기 제1 슬롯과 대향하는 제2 슬롯을 포함하는 광섬유 접합 및 그립 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 슬롯은 제1 및 제2 그립부 중 적어도 하나 내부로 연장되는 광섬유 접합 및 그립 장치.
  6. 제3항에 있어서, 절첩식 재료는 제1 및 제2 클램핑 구역 사이에 배치된 보다 얇은 재료의 영역을 포함하는 광섬유 접합 및 그립 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 클램핑 구역은 제1 응력량을 상기 그립 영역 내에 삽입된 섬유에 부과하고, 그리고 상기 제2 클램핑 구역은 제2 응력량을 상기 섬유에 부과하고, 상기 제1 응력량은 상기 제2 응력량과 상이한 광섬유 접합 및 그립 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 그립부 중 적어도 하나는 V 형 홈을 포함하는 광섬유 접합 및 그립 장치.
  9. 제2항에 있어서, 상기 캡은 상기 캡의 길이를 따라 연장되고, 이로부터 연장되는 제1 및 제2 캡 부재를 결합하는 주 본체를 포함하는 광섬유 접합 및 그립 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 캠은 상기 제1 및 제2 캡 부재 중 적어도 하나의 내면에 배치되는 광섬유 접합 및 그립 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제2 캠은 상기 제1 및 제2 캡 부재 중 적어도 하나의 내면에 배치되는 광섬유 접합 및 그립 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1 캠은 상기 내면부터 점진적으로 외향으로 경사지는 제1 천이부를 포함하는 광섬유 접합 및 그립 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 캠은 상기 내면부터 점진적으로 외향으로 경사지는 제2 천이부를 포함하고, 상기 제2 천이부는 상기 제1 천이부 보다 상기 주 본체부에 더 인접하게 배치되는 광섬유 접합 및 그립 장치
  14. 제9항에 있어서, 상기 캡은 상기 제1 및 제2 캡 부재 중에서 적어도 하나의 외면 상에 형성된 적어도 하나의 멈춤쇠를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 멈춤쇠는 섬유 접합 및 그립 장치용 하우징과 체결되도록 구성된 광섬유 접합 및 그립 장치.
  15. 제3항에 있어서, 상기 재료는 상기 그립 영역의 길이를 따라 별개의 제1, 제2, 및 제3 클램핑 구역을 한정하는 적어도 2개의 슬롯을 포함하고, 상기 캡은 제1 캠, 제2 캠, 및 제3 캠을 포함하고, 상기 제2 캠이 상기 제2 클램핑 구역과 체결되 고, 상기 제3 캠이 상기 제3 클램핑 구역과 체결되는 것과는 독립적으로 상기 제1 캠은 상기 제1 클램핑 구역과 체결되도록 구성되는 광섬유 접합 및 그립 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 제1 부재는 상기 제2 부재의 길이와 상이한 길이를 가지는 광섬유 접합 및 그립 장치.
  17. 제7항에 있어서, 상기 제1 클램핑 구역의 제1 및 제2 그립부는 제1 홈을 포함하고, 상기 제2 클램핑 구역의 제1 및 제2 그립부는 제2 홈을 포함하며, 제2 홈은 제1 홈의 홈 치수와 상이한 홈 치수를 가지는 광섬유 접합 및 그립 장치.
  18. 캡의 길이를 따라 연장되는 주 본체부와,
    상기 주 본체부에 의해 결합되고 이로 부터 연장되는 제1 캡 부재 및 제2 캡 부재와,
    제1 캠 및 제2 캠을 포함하고,
    상기 제1 캠 및 제2 캠은 상기 제1 및 제2 부재 중에서 적어도 하나의 내면 상에 배치되는 광섬유 접합 및 그립 장치와 체결식으로 정합하기 위한 작동 캡.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 캠은 상기 내면부터 외향으로 점진적으로 경사지는 제1 천이부를 포함하는 작동 캡.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제2 캠은 상기 내면부터 외향으로 점진적으로 경사지는 제2 천이부를 포함하고, 상기 제2 천이부는 상기 제1 천이부 보다 상기 주 본체부에 인접하게 배치되는 작동 캡.
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