DE2640973B1 - Verbindungsvorrichtung fuer Lichtleiter - Google Patents
Verbindungsvorrichtung fuer LichtleiterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden eines Endes einer Lichtleitfaser
mit einem Ende einer anderen Lichtleitfaser, wobei die Faserenden jeweils unzentriert in eine zylindrische
um ihre Achse drehbare Faserendhülse eingegossen sind und die Faserendhülse in einer exzentrischen zylindrischen
Bohrung einer zylindrischen Steckerhülse derart gelagert ist, daß die Achsen der Faserendhülse
und der Steckerhülse zueinander parallel sind, und wobei die Steckeraufnahme der Verbindungsvorrichtung
und die zylindrischen Steckerhülsen, die die zu verbindenden Faserenden enthalten, miteinander
fluchtend verbindet.
Stand der Technik
Eine derartige Verbindungsvorrichtung ist bekannt aus der DT-OS 2457 165, insbesondere aus Fig. 4.
Die gegenseitige Ausrichtung der miteinander zu verbindenden Faserenden geschieht bei der bekannten
Anordnung dadurch, daß jedes Faserende in einer zweifachen Exzentrizität um die Achse der Steckerhülse
drehbar ist. Einerseits hat die äußere Hülse, die Steckerhülse, eine exzentrische Axialbohrung, in der
die innere Hülse, die Faserendhülse, drehbar gelagert ist, und andererseits ist auch der Faserkern exzentrisch
in die Faserendhülse eingegossen. Damit lassen sich
ίο zwar die optischen Achsen der zu verbindenden Faserenden
aufeinander ausrichten, jedoch kommen sie im allgemeinen nicht mit der gemeinsamen Mittelachse
der fluchtend miteinander verbundenen Stekkerhülsen zur Deckung. Dies hat den Nachteil, daß
nach jedem Auflösen und Wiederherstellen der Verbindung wieder neu justiert werden muß. Lediglich
für den Spezialfall, daß die Exzentrizität der Faser bezüglich der Faserendhülse gleich der der Faserendhülse
bezüglich der Steckerhülse ist, lassen sich die optischen Achsen der Faserenden auf die Mittelachse
der Steckerhülsen justieren, so daß sie, in dieser Lage fixiert, bei jedem neuen Zusammenstecken der Verbindung
wieder genau fluchten.
Außerdem erfordert eine spielfreie Flächenlage-
a5 rung der Faserendhülse in der Steckerhülse eine hohe
Bearbeitungsgenauigkeit, so daß außerhalb von Laboranwendungen eine derartige Lösung kaum wirtschaftlich
einsetzbar sein wird.
Aus der DT-OS 2358785 ist ferner eine justierbare
Kopplungsvorrichtung für optische Bauelemente bekannt. Diese Kopplungsvorrichtung wird vorzugsweise
dann verwendet, wenn von zwei optisch miteinander zu verbindenden Bauelementen eines unbweglich
befestigt ist und das andere an das festgelegte Bauelement durch entsprechendes Justieren ankoppelbar
sein soll. Bei dem fest montierten optischen Bauelement kann es sich beispielsweise um einen
Halbleiterlaser, eine integrierte optische Verteilerschaltung oder die Lichtleitfaser eines abgemantelten
Kabels handeln, die jeweils eine Hälfte der Kopplungsvorrichtung darstellen.
Die andere Hälfte dieser Kopplungsvorrichtung enthält stets das Ende einer Lichtleitfaser, welche innerhalb
eines zylindrischen Steckerteiles exzentrisch festgelegt ist. Das Steckerteil selbst wird um seine
Längsachse drehbar von einem im wesentlichen zylindrischen Steckerexzenter aufgenommen, dessen das
Steckerteil mit der Lichtleitfaser enthaltende Bohrung außerhalb seiner Achsmitte angeordnet ist. Der Stekkerexzenter
selbst ist ebenfalls um seine Längsachse drehbar zentrisch in einer Exzenterführung gelagert.
Bei einer Drehung des Steckerteiles um seine Längsachse bewegt sich zwangsläufig auch die Stirnfläche
der Lichtleitfaser kreisförmig um den Mittelpunkt des Steckerteils. Dieser Mittelpunkt wieüerum
bewegt sich seinerseits bei Drehung des Steckerexzenters um seine Längsachse, kreisförmig um dessen
Mittelpunkt. Hierbei wird durch eine Überlagerung der Drehbewegungen von Steckerteil und Steckerexzenter
erreicht, daß die Stirnfläche der Lichtleitfaser innerhalb gewisser Grenzen jede beliebige Position
einnehmen kann. Um aber die Stirnfläche der Lichtleitfaseroptimalauf
die komplementäre Koppelfläche justieren zu können, ist es erforderlich, daß das festgelegte
optische Bauelement wenigstens grob ausgerichtet innerhalb des Flächenbereichs angeordnet sein
muß, der durch die Justierbewegungen der in ihrer Lage veränderlichen Lichtleitfaser erreichbar ist.
Die Kopplungsvorrichtung erfüllt ihren Zweck, sofern eine einmal vorgenommene optische Kopplung
ihrer Hälften nicht mehr oder nur sehr selten getrennt und wieder hergestellt wird, da jede erneute Verbindung
stets auch wieder zeitaufwendige Justierarbeit erfordert.
Der DT-OS 2159327 ist ebenfalls eine Vorrichtung entnehmbar, die zur Justierung zweier optischer
Bauelemente dient. Diese Bauelemente können beispielsweise Lichtleitfasern sein, die jeweils exzentrisch
innerhalb eines zylindrischen Führungsstiftes festgelegt sind. Diese Führungsstifte stecken in einem Gehäuse,
das auf zwei gegenüberliegenden Seiten gegeneinander versetzt eingebrachte Bohrungen zur Aufnahme
je eines solchen Führungsstiftes aufweist. Dadurch, daß die Lichtleitfasern in einem festen Abstand
um räumlich gegeneinander versetzte Achsen der Führungsstifte gedreht werden können, lassen sich
die Stirnflächen der beiden Lihtleitfasern zur Deckung bringen. Die Führungsstifte werden nach der optimalen
Ausrichtung ihrer Lichtleitfasern in den Bohrungen des Gehäuses arretiert.
Obwohl die Arretierung der Führungsstifte bei dieser Vorrichtung lösbar ausgebildet sein kann, ist eine
Trennung und gezielte Wiederherstellung der ursprünglich optimalen Kopplungsverbindung ohne erneute
Justierung nicht möglich.
Aufgabe
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Verbindungsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben,
bei der sich die optischen Achsen der zu verbindenden Faserenden immer auf die mechanische
Mittenachse der zugehörigen Steckerhülse einstellen lassen und bei der keine Flächenlagerung der zu bewegenden
Teile erfolgt.
Lösung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen
konstruktiven Maßnahmen gelöst. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Beschreibung
Die Erfindung wird nun anhand eines in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine der Steckerhülsen für die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Steckerhülse nach Fig. 1,
Fig. 3 die gesamte Verbindungsvorrichtung teilweise längsgeschnitten, und
Fig. 4 eine Ausführungsform der Steckeraufnahme
aus Fig. 3 im Querschnitt.
Die Fig. 1 zeigt eine Steckerhülse 1 mit einem kreisförmigen äußeren Querschnitt 2. Innerhalb einer
exzentrischen Bohrung 3 der Steckerhülse befindet sich die zylindrische Faserendhülse 4 mit eingegossener
Faser 5, deren Faserkern 6 im allgemeinen exzentrisch bezüglich des Mittelpunktes F des Querschnitts
der Faserendhülse 4 liegt. Erfindungsgemäß ist die Faserendhülse 4 mittels eines Kugel- oder Rollenkäfigs
7 in der Bohrung 3 der Steckerhülse 1 gelagert. Minimal sind in einer Ebene drei Kugeln oder Rollen
8 erforderlich, die mittels des Kugel- oder Rollenkäfigs 7 gleichmäßig entlang dem Umfang der Bohrung
3 verteilt sind und auf konstanten Abstand gehalten werden. Falls ein Rollenkäfig verwendet wird
und die Rollen im Verhältnis zur Mantellänge der Faserendhülse
und der Steckerhülse lang genug gefertigt werden können, so genügen drei Rollen. Falls ein Kugelkäfig
verwendet wird, so sind entlang der Mantelfläche in zwei parallelen Ebenen jeweils drei Kugeln
vorzusehen, wie Fig. 2 zeigt. Mindestens eine Rolle oder Kugel 8 hat einen anderen Durchmesser als die
anderen in der gleichen Querschnittsfläche liegenden, so daß immer der Mittelpunkt F der Faserendhülse
gegenüber dem Mittelpunkt B der Bohrung 3 der Steckerhülse verschoben ist.
Bei dieser Anordnung lassen sich die Steckerhülse 1, der Rollen- oder Kugelkäfig 7, im folgenden
kurz Käfig genannt, und die Faserendhülse 4 relativ zueinander bewegen. Dies bedeutet zwei Freiheitsgrade der Justierung, da ein Teil als Bezugsteil immer
als fest zu betrachten ist. Damit läßt sich die optische Achse der Faser in einem relativ großen Bereich beliebig
parallel zu sich selbst verschieben, so daß der Faserkern 6 mit dem Mittelpunkt S der Steckerhülse
zur Deckung gebracht werden kann, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist. Die optische Achse des Faserendes ist nun
gleich der Achse der Steckerhülse. Diese Justierung erfolgt unter einem Mikroskop.
Die Fig. 2 zeigt nun eine der Steckerhülsen der Verbindungsvorrichtung im Längsschnitt. Das Ende
der Faser 5 mündet in die Faserendhülse 4. Durch Planschleifen und Polieren ist dafür gesorgt, daß die
Stirnfläche der Faserendhülse 4 und die der Faser 5 eine einzige Ebene bilden. Zwischen der Faserendhülse
4 und der Steckerhülse 1 befindet sich der Kugelkäfig 7, der an seinem vorderen und hinteren Ende
jeweils die drei Kugeln 8 enthält. Beim gewählten Längsschnitt liegt jeweils die untere Kugel in der Zeichenebene.
Die Schnittfläche am oberen Rand der Steckerhülse 1 ist deutlich größer als an ihrem unteren
Rand, da die zur Aufnahme der Faserendhülse vorgesehene Axialbohrung der Steckerhülse 1, wie erwähnt,
exzentrisch ist. Der äußere Umfang der Stekkerhülse 1 enthält eine Haltenut 9, in die eine Feder
der Verbindungsvorrichtung einrasten kann, wie noch anhand der Fig. 3 erläutert wird. Zur gegenseitigen
Fixierung der beweglichen Teile wie Steckerhülse 1, Käfig 7 und Faserendhülse 4 ist am hinteren Ende der
Steckerhülse 1 eine Griff hülse 10 vorgesehen. Diese enthält Gewindebohrungen mit Schrauben 11, Hund
13. Im Abstand von 120° zu jeder der Schrauben 11, 12 und 13 sind über den Umfang der Griffhülse verteilt
jeweils zwei weitere Schrauben vorgesehen, die jedoch nicht gezeigt sind, da sie nicht in der Zeichenebene
liegen.
Die gesamte Verbindungsvorrichtung zeigt nun die Fig. 3. Die Stecker nach Fig. 1 und 2 sind dabei nur
in der Seitenansicht gezeigt, wogegen die sie verbindende Steckeraufnahme 14 im Längsschnitt dargestellt
ist. Einen Querschnitt der Steckeraufnahme 14 zeigt Fig. 4.
Wie bereits erwähnt, dient die Steckeraufnahme 14 dazu, die beiden gleich gebauten Stecker, die anhand
der Fig. 1 und 2 beschrieben wurden, derart miteinander zu verbinden, daß ihre Stirnseiten glatt gegenseitig
anliegen und ihre Längsachsen miteinander fluchten. Dazu sind längs der Steckeraufnahme 14 in
gleichem Abstand zu ihrer Mittelachse zwei Lagerrollen 15 und 16 vorgesehen, die in Längsbohrungen der
Innenwand der Steckeraufnahme 14 liegen und etwas
in deren Innenraum ragen (Fig. 4). Diese Lagerrollen bilden für die beiden zu verbindenden Steckerhülsen 1
eine gemeinsame Zweilinienlagerung, so daß die Längsachsen der auf den Lagerrollen liegenden Stekkerhülsen
miteinander fluchten. Die beiden so gelagert von beiden Seiten in die Steckeraufnahme 14 geführten
Steckerhülsen 1 werden nun in der Stellung, in der ihre Stirnflächen aneinandergrenzen, mittels einer
Blattfeder 17 zusammengehalten, deren Enden in die entlang dem Umfang jeder Steckerhülse 1 vorgesehenen
Haltenuten 9 einrasten. Diese Verbindung ist, wie verlangt, leicht lösbar. Die Blattfeder 17 ist
mit einer Schraube 18 an der Außenfläche der Stekkeraufnahme 14 befestigt, von wo ihre Enden durch
Durchbohrungen 19 und 20 in den Innenraum ragen. Falls vor dem Zusammenstecken der beiden Stecker
die optische Achse der in ihnen befindlichen Faser in der anhand von Fig. 1 geschilderten Weise auf die
Achse der Steckerhülse justiert worden ist, so treffen sich auch die Enden der gemäß Fig. 3 miteinander
verbundenen Fasern 5, so daß an der Verbindungsstelle ein verlustarmer Lichtübergang gewährleistet
ist. Der Querschnitt durch die Steckerhülse 1 selbst inFig. 4 entspricht genau dem in Fig. 1 gezeigten und
braucht daher nicht nochmals erläutert zu werden.
Bezugszeichenliste
1 Steckerhülse
2 äußerer Querschnitt der Steckerhülse
3 exzentrische Bohrung der Steckerhülse
4 Faserendhülse
5 Faser
6 Faserkern
7 Kugel- oder Rollenkäfig
8 Kugeln oder Rollen
9 Haltenut
10 Griffhülse
11 Schraube in der Griffhülse
12 Schraube in der Griffhülse
13 Schraube in der Griffhülse
14 Steckeraufnahme
15 Lagerrolle
16 Lagerrolle
17 Blattfeder
18 Schraube
19 Durchbohrung der Steckeraufnahme
20 Durchbohrung der Steckeraufnahme
F Mittelpunkt der Querschnittsfläche der Faserendhülse
B Mittelpunkt der Bohrung 5 Mittelpunkt der Steckerhülse
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verbindungsvorrichtung zum Verbinden eines Endes einer Lichtleitfaser mit einem Ende einer
anderen Lichtleitfaser, wobei die Faserenden jeweils unzentriert in eine zylindrische, um ihre
Achse drehbare Faserendhülse eingegossen sind und die Faserendhülse in einer exzentrischen zylindrischen
Bohrung einer zylindrischen Steckerliülse derart gelagert ist, daß die Achsen der Faserendhülse
und der Steckerhülse zueinander parallel sind, und wobei die Steckeraufnahme der
Verbindungsvorrichtung die zylindrischen Stekkerhülsen, die die zu verbindenden Faserenden
enthalten, miteinander fluchtend verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische
Faserendhülse (4) mittels eines für sich drehbaren Kugel- oder Rollenkäfigs (7) mit mindestens drei
Kugeln oder Rollen (7), von dessen Kugeln oder Rollen (8) mindestens eine einen anderen Durchmesser
als die anderen hat, in der exzentrischen, zylindrischen Bohrung (3) der zugehörigen Stekkerhülse
(1) gelagert ist, derart, daß die Achse (8) der exzentrischen, zylindrischen Bohrung (3) der
Steckerhülse (1) und die Achse (F) der Faserendhülse (4) gegeneinander verschoben sind (Fig. 1).
2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes der zu verbindenden
Faserenden (5) eine Griff hülse (10) vorgesehen ist, die Mittel (11, 12, 13) enthält, um
die Faserendhülse (4), den Rollen- oder Kugelkäfig (7) und die Steckerhülse (1), die gegeneinander
beweglich sind, gegeneinander zu verriegeln (Fig. 2).
3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckeraufnahme
(14) derart ausgebildet ist, daß die beiden Steckelhülsen (1) koaxial zusammenführbar
sind, und daß eine Rastvorrichtung (9, 17, 18, 19, 20) vorgesehen ist, die die zusammengeführten
Steckerhülstn (1) mit ihren Stirnseiten aneinaudergrenzend
zusammenhält.
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