DE2545258A1 - Verbindungsanordnung fuer lichtleitkabel und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Verbindungsanordnung fuer lichtleitkabel und verfahren zu ihrer herstellung

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DE2545258A1 DE19752545258 DE2545258A DE2545258A1 DE 2545258 A1 DE2545258 A1 DE 2545258A1 DE 19752545258 DE19752545258 DE 19752545258 DE 2545258 A DE2545258 A DE 2545258A DE 2545258 A1 DE2545258 A1 DE 2545258A1
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fiber optic
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Ronald Lee Mccartney
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TDK Micronas GmbH
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Deutsche ITT Industries GmbH
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/40—Mechanical coupling means having fibre bundle mating means
    • G02B6/403—Mechanical coupling means having fibre bundle mating means of the ferrule type, connecting a pair of ferrules

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Description

DEUTSCHE ITT DiDUSTRIES GMBH
FREIBURG
R.L.McCartney-2
Verbindungsanordnung für Lichtleitkabel und Verfahren zu ihrer Herstellung
Eine Verbindungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bereits aus der US-PS 3 790 791 bekannt.
Die bei dieser Verbindungsanordnung verwendeten Anschlußhülsen weisen innen und außen einen abgestuften Durchmesser auf. Im vorderen Külsenbereich kleineren Durchmessers steckt das abgemantelte Glasfaserbündel, während der hintere Külsenbereich größeren Durchmessers den mit Kabelmantel umhüllten Teil des Lichtleitkabels aufnimmt. Ferner ist die Anschlußhülse im Bereich ihres größeren Durchmessers entweder mit einer Einschnürung,einer Hinterschneidung oder mit Außengewinde versehen. Diese Ausführungsbeispiele dienen zur Befestigung der Anschlußhülse in einem Kupplungsteil, deren Verbindung in entsprechender Weise durch Quetschen, Einrasten oder Verschrauben hergestellt wird. Dieses einseitig über die Anschlußhülse mit dem Lichtleitkabel verbundene Kupplungsteil enthält vor der Stirnseite des Glasfaserbündels einen Wandler, der zum freien Ende des Kupplungsteiles hin mit einem an dieser Seite endenden Kontaktelement verbunden ist, welches als Steckerstift oder Buchse ausgebildet ist. Beim Ver-
8.10.1975, Ka/Ku
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binden zweier komplementärer Kupplung-steile gelangen Steckerstift und Buchse in mechanischen und damit elektrisch leitenden Eingriff.
Eine gleichartige Verbindungsanordnung ist aus der US-PS 3 809 908 bekannt. Die Anschlußhülse wird.hier ebenfalls mit dem Kupplungsteil verschraubt, welches einen Wandler mit Steckerstift oder Buchse enthält. Die Anschlußhülse weist eine dem Durchmesser des abgemantelten Lichtleitkabels entsprechend tolerierte Bohrung auf, in v/elcher das Glasfaserbündel mittels eines Klebers befestigt ist.
Diese Verbindungsanordnungen sind aufwendig, deshalb ist von Anordnungen zur Verbindung von Lichtleitkabeln auszugehen, bei denen die mit Anschlußhülsen runden Querschnitts versehenen Enden zweier Lichtleitkabel direkt aufeinander ausgerichtet sind. Hierbei entstehen jedoch Probleme, denn beim Abmanteln der Lichtleitkabelenden streben die einzelnen Adern der Glasfaserbündel auseinander. Um das abgemantelte Ende des Glasfaserbündels in die Anschlußhülse einsetzen zu können, muß deren Bohrung entsprechend großzügig dimensioniert sein. Weil dann aber in der Anschlußhülse zwischen den einzelnen Adern des Glasfaserbündels sich unterschiedlich große Hohlräume bilden, die einer genauen Ausrichtung der Glasfaserbündel zweier Anschlußhülsen entgegenstehen, werden hierdurch verhältnismäßig hohe Kopplungsverluste bei der Übertragung von Lichtwellen verursacht.
Um hier Abhilfe zu schaffen wurde bereits versucht, die ' ■
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Verbindungsseite der mit dem Glasfaserbündel bestückten runden Anschlußhülse nachträglich mittels eines Quetschwerkzeuges hexagonal zu verformen, da in einer derartigen geometrischen* Querschnittsform die Lage jeder einzelnen Glasfaser eindeutig festgelegt ist. Bei Verformung der Anschlußhülse sind die einzelnen Adern des Lichtleitkabels jedoch unterschiedlich hohen sowie an unkontrollierbaren Stellen auftretenden Verschiebedrücken ausgesetzt, die häufig zu Glasfaserbrüchen führen und dadurch erhebliche Kopplungsverluste bei der übertragung von Lichtwellen verursachen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aus nur wenigen Einzelteilen bestehende einfacher Verbindungsanordnung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei der die Glasfaserbündel der Lichtleitkabel axial möglichst genau aufeinander ausgerichtet sind, welche direkt und kopplungsverlustarm miteinander verbunden werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen konstruktiven Maßnahmen gelöst.
Durch den hexagonalen Querschnitt der Anschlußhülsen wird eine optimale Ausrichtung der Glasfaserbündel erreicht. Mittels der auf einer Anschlußhülse angeordneten und -deren vorderes Ende überlappenden Führungshülse wird die Beibehaltung der axialen Ausrichtung der Glasfaserbündel bei Verbindungsherstellung sichergestellt. Bei der durch einfaches Verschrauben der Kupplungsteile erfolgenden direkten Verbindungsherstellung wirkt die Führungshülse als Sicherung gegen Verdrehen der Anschlußhülsen. Da die
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Verbindungsanordnung nur aus wenigen einfachen Einzelteilen besteht, ist sie besonders kostengünstig herstellbar.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Anspruchs sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Hier ist auf Anspruch 9 zu verweisen, in dem ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der Verbindungsanordnung angegeben ist. Da das Formen des" hexagonalen Querschnitts der Anschlußhülsen vor dem Einsetzen der Glasfaserbündel vorgenommen wird, sind diese zunächst keinen Druckbeanspruchungen ausgesetzt. Durch das Temperieren der leeren Anschlußhülsen wird deren Werkstoff zuerst in einen annähernd spannungsfreien Zustand mit noch ausreichend großem jedoch maximal kleinen Innendurchmesser versetzt, der nach dem Einbringen des Klebers die Lage der Adern des anschließend eingesteckten Glasfaserbündels in maximaler Anordnung vorzentriert. Durch anschließendes Erhitzen vergrößert sich zwar der Innendurchmesser der Anschlußhülsen, jedoch beginnt der Kleber auszuhärten, welcher in Verbindung mit dem beim Abkühlen durch Schrumpfen der Anschlußhülsen auftretenden Druck die Glasfasern in ihre optimal hexagonale Anordnung preßt. Hierbei entstehen keine wesentlichen Lageveränderungen der Glasfasern untereinander mehr. Glas-' faserbrüche'treten daher nicht auf.
DieErfindung wird anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wie folgt näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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Fig. 1 eine aus zwei Kupplungsteilen bestehende Verbindungsanordnung auseinandergenommen und in zwei Ebenen längsgeschnitten dargestellt, in perspektivischer Ansicht;
Fig.la die Verbindungsanordnung der Fig. !vollständig zusammengesetzt und perspektivisch dargestellt;
Fig.Ib einen Ausschnitt des Dichtungsringes eines Kupplungsteiles der Verbindungsanordnung, quergeschnitten in perspektivischer Ansiht;
Fig.Ic ein Zwischenteil der Verbindungsanordnung, perspektivisch dargestellt.
In den Fig. 1 und la ist die Verbindungsanordnung aTlgemeir. mit bezeichnet. Wie insbesondere die Fig.l zeigt, weist sie zwei getrennte, jedoch miteinander verbindbare sowie hülsenartig ausgebildete Kupplungsteile 16, 17 auf. Die Lichtleitkabel 11, 12 bestehen jeweils aus einem Glasfaserbündel 11a, 12a, welches in einen Kabelmantel lib, 12b eingebettet ist.
Jedes Ende der teilweise abgemantelten Lichtleitkabel 11, 12 steckt in einer Anschlußhülse 13, 14, injder das Glasfaserbündel 11a, 12a und der Kabelmantel 11b, 12b mittels eines Klebers 19, 20, 22, 23 befestigt sind. Beide Anschlußhülsen 13, 14 weisen je einen nach außen gerichteten Flansch 13a, l4a auf. Die in dem mit einem Außengewinde 17a versehenen Kupplungsteil 17 angeordnete Anschlußhülse 14 liegt mit ihrem Flansch 14a unmittelbar an
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einer Innenschulter 17b des Kupplungsteiles 17 an. Das andere, mit einem Innengewinde 16a versehene und als überwurfmutter ausgebildete Kupplungsteil 16 weist ebenfalls eine Innenschulter l6b auf. Bei der in .diesem Kupplungsteil 16 steckenden Anschlußhülse 13 ist jedoch zwischen der vom Flansch 13a gebildeten rückwärtigen Schulter 13b und der Innenschulter l6b des Kupplungsteiles l6 ein elastischer Dichtungsring 18 angeordnet.
Zur Verbindungsherstellung werden Innengewinde l6a und Außengewinde 17a beider Kupplungsteile 16, 17 miteinander verschraubt j wobei das an der Stirnseite aus der einen Anschlußhülse 13 etwas überstehende Ende des Glasfaserbündels 11a in die an der Stirnseite des anderen Glasfaserbündels 12a überstehende Anschlußhülse 14 eindringt. Das die Stirnseite des Glasfaserbündels 12a überlappende Ende der Anschlußhülse 14 bildet'eine Kammer, die ein aus transparentem Elastomer bestehendes Zwischenteil 15 enthält. Auch dieses Zwischenteil 15 wird vom Ende der Anschlußhülse 14 überlappt, so daß es noch das Ende des Glasfaserbündels lla des anderen Kupplungsteiles zentriert und auf das Zwischenteil 15 ausrichtet. Natürlich kann die überlappende Anordnung der Anschlußhülse v/ahlweise auch beim anderen Glasfaserbündel lla vorgesehen werden. Das Zwischenteil 15 weist einen Brechungsindex in der Größenordnung von 1,5 auf, welcher mit demjenigen der Glasfaserbündel lla, 12a übereinstimmt. Das Zwischenteil 15 ist vorzugsweise hexagonal geformt (Fig. Ic) und paßt somit in die ebenso ausgebildete Kammer des vorderen Endes der Anschlußhülse 14, wie die Fig. 1 zeigt.
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In der Fig. Ib ist der elastische Dichtungsring 18 in entspannter Lage dargestellt. Er wird bei Herstellung der Kupplungsverbindung zusammengedrückt und übt dadurch einen axial wirkenden Druck aus, so daß die Stirnflächen der Glasfaserbündel 11a, 12a siher an den Stirnflächen des Zwischenteiles 15 anliegen. Diese Anordnung und die auf der einen Anschlußhülse Ik zusätzlich befestigte sowie der Ausrichtung dienende Führungshülse 2k beeinflussen die Qualität der Lichtübertragung an den Stoßstellen positiv, so daß hierdurch eine Lichtübertragung mit niedrigen Verlusten möglich ist.
Bei dem Verfahren zur Herstellung der Verbindungsanordnung 10, beziehungsweise der Befestigung der Glasfaserbündel 11a, 12a sowie der Kabelmäntel 11b, 12b kommt ein aus Epoxidharz bestehender oder ähnlich geeigneter Kleber zur Anwendung, der zuerst als dünner Film in die zuvor hergestellten Anschlußhülsen 13, Ik eingebracht wird. Danach werden die Lichtleitkabel 11, 12 in die auf etwa 25° (25° centigrade) temperierten Anschlußhülsen 13, I^ eingesetzt, wobei der Kleber die Glasfaserbündel 11a, 12a und die Kabelmantel 11b, 12b an den mit 19, 20, 22 und 23 gekennzeichneten Flächen umgibt. Durch Wärmeeinwirkung und in Verbindung mit dem anschließenden Schrumpfen der Anschlußhülsen auf den Lichtleitkabeln, erhält 'man den Effekt der Kleberaushärtung.
Obwohl bei vorliegenden Anschlußhülsen der schrumpfbare werkstoff aus 5055 Nickel und 50% Titan besteht, ist die Verfahrensanwendung nicht auf die genannte Legierung beschränkt. Nach dem Temperieren wird die Anordnung von Licht-
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leitkabeln und Anschlußhülsen einer Wärmezufuhr ausgesetzt und ungefähr auf 75° (75°centigrade) erhitzt. Bei dieser Temperatur erreicht die Zugspannung in dem schrumpfenden Werkstoff ihr Maximum in der Größenordnung von 7O387kg/cm2 (ΙΟΟΟ,ΟΟΟρεΐ). Wie zuvor erwähnt, pressen die Schrunpfkräfte der Anschlußhülsen die Glasfaserbündel im Bereich ihrer äußeren Enden in eine optimal hexagonale Form, wobei gleichzeitig eine gute Klebverbindung entsteht.
Obwohl das Absenken der erhöhten Temperatur auf Raum^ temperatur ein Abnehmen der Schrumpfkräfte bewirkt,-die auf einen Wert in der Größenordnung von 28l5kg/cm (40,000 psi) zurückgehen - erhalten die Glasfaserbündel bereits vorher ihre optimal hexagonale Querschnittsform. Der Kleber hat zu diesem Zeitpunkt bereits ausgehärtet und die mit den Lichtleitkabeln verbundenen Anschlußhülsen können nun so in die Kupplungsteile eingesetzt werden, wie dies die Fig.l zeigt.
Obwohl bei Verbindungsanordnungen der beschriebenen Ausführung häufig ein aus einem transparenten Elastomer oder einem anderen Werkstoff bestehendes Zwischenteil 15 verwendet wird, ist die Anwendung der Erfindung davon nicht abhängig. Die in den Anschlußhülsen befestigten Glasfaserbündel können sowohl mit als auch ohne festes oder flüssiges Zwischenglied miteinander verbunden werden.
Natürlich können die schrumpfbaren Anschlußhülsen auch zur Herstellung von Vielfachverbindungen verwendet werden.
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Jede einzelne Anschlußhülse wird dann in ein mit einer Anzahl entsprechender Aufnahmen versehenes Gehäuse eingesetzt, welches mit einem komplementären Gehäuse verbindbar ist. Deshalb ist die Anwendung der Verbindungsart nicht auf das in der Fig. 1 (la) dargestellte Ausführungsbeispiel einer Einfachverbindung beschränkt.
12 Ansprüche
1 Bl. Zeichnung
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Claims (1)

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    Ansprüche
    1. Verbindungsanordnung für Lichtleitkabel, deren teilweise abgemantelte Enden in je einer von einem Kupplungsteil aufgenommenen Anschlußhülse stecken, dadurch gekennzeichnet, daß jede Anschlußhülse (13a 14) mit einem nach außen gerichteten Flansch (13a, l4a) versehen ist vor dem sie bis zu ihrem verbindungsseitigen Ende einen an sich bekannten hexagonalen Querschnitt aufweist, und daß die eine Anschlußhülse (1*0 eine ihr vorderes Ende überlappende Führungshülse (24) trägt, welche durch vornehmbares Verschrauben beider Kupplungsteile (16, 17) das vordere Ende der anderen Anschlußhülse (13) unmittelbar aufnimmt.
    2. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das "vordere Ende des einen Glasfaserbündels (lla) aus der das Lichtleitkabel (11) haltenden Anschlußhülse
    (11) hervorsteht.
    3. Verbindungsanordnung nach einemder Ansprüche 1 oder 2, dadunh gekennzeichnet, daß die das andere Lichtleitkabel
    (12) haltende Anschlußhülse (1*0 das vordere Ende des Glasfaserbündels (12a) überlappt.
    4. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Stirnfläche des Glasfaserbündels (12a) ein aus Elastomer bestehendes Zwischenteil (15) angeordnet ist, welches vom vorderen Ende der Anschlußhülse (14) ebenfalls noch überlappt wird.
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    5. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußhülsen (13, 14) aus einer Titan/Nickel-Legierung bestehen, deren Nickelanteil H0% bis 60$ beträgt.
    6. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitkabel (11, 12) in den Anschlußhülsen (13, 1*0 mittels eines aus Epoxidharz bestehenden Klebers (19, 20, 22, 23) befestigt sind.
    7. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kupplungsteil (17) ein Außengewinde (17a) trägt und das andere Kupplungsteil (16) als Kupplungsmutter ausgebildet ist.
    8. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Innenschulter (l6b) der Kupplungsmutter und der vom Plansch (13a) der Anschlußhülse (13) gebildeten Schulter (13b) ein Dichtungsring (18) angeordnet ist.
    9. Verfahren zur Herstellung der Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die gemeinsame Anwendung folgender Verfahrensschritte:
    a) Herstellen der Anschlußhülsen (13, 14) mit abschließender Formgebung;
    b) Temperieren der Anschlußhülsen (13, I1I) bei niedrigen Wärmegraden;
    c) Einbringen des aushärtbaren Klebers (19, 20, 22, 23) in das Innere dsr Anschlußhülsen (13, 14);
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    d) Einsetzen der Lichtleitkabel (H3 12) in die Anschlußhülsen (13, 14);
    e) Erhitzen der jeweils aus Lichtleitkabeln (11, 12) und Anschlußhülsen (13, 14) zusammengesetzten Anordnungen auf eine Temperatur wesentlich erhöhter Wärmegradej
    f) Abkühlen derAnordnungen auf Raumtemperatur und Bestücken der Kupplungsteile (16, 17).
    10. Verfahren zur Herstellung der Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperieren der Anschlußhülse (13, 14) bei etwa Wärme vorgenommen wird;
    11. Verfahren zur Herstellung der Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem Epoxidharz bestehende Kleber (19, 20, 22, 23) mit filmartiger Flächenverteilung in die Anschlußhülsen (13, 14) eingebracht wird.
    12. Verfahren zur Herstellung der Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die temperierten,aus Lichtleitkabeln (11, 12) und Anschlußhülsen (13, 14) zusammengesetzten Anordnungen auf ungefähr 75° Wärme erhitzt werden.
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