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Dokumentenidentifikation DE10033123B4 03.01.2008
Titel Verfahren zum Behandeln der Endfläche eines Kunststoff-Lichtwellenleiters
Anmelder ALPS Electric Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Kikuchi, Kimihiro, Tokio/Tokyo, JP;
Tomizawa, Takehiko, Tokio/Tokyo, JP;
Hirama, Yoshihiko, Tokio/Tokyo, JP;
Yamada, Kengo, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter Klunker, Schmitt-Nilson, Hirsch, 80797 München
DE-Anmeldedatum 07.07.2000
DE-Aktenzeichen 10033123
Offenlegungstag 25.01.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 03.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse G02B 6/25(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G02B 6/32(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Eine Endfläche (51a) eines Lichtwellenleiters (53) aus Kunststoff wird derart behandelt, daß es zu keiner Extrusion derselben auf die Kernseitenfläche kommt, wenn das Kunststoff-Lichtwellenleiterende (53) weich gemacht und angeschmolzen wird. Die Kernendfläche (51a) des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes (53) wird in intermittierender Weise gegen eine Form (17) gedrückt, die auf eine bestimmte Temperatur erwärmt wird, um die Kernendfläche (51a) weich zu machen und anzuschmelzen und auf diese Weise die Konfiguration einer Übertragungsfläche (17a) der Form (17) auf die Kernendfläche (51a) zu übertragen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Behandeln der Endfläche eines Kunststoff-Lichtwellenleiters gemäß dem Merkmal b) des Anspruchs 1.

Wenn eine Endfläche eines Endes eines Lichtwellenleiters aus Kusntstoff behandelt wird, wird herkömmlicherweise das Ende des Kunststoff-Lichtwellenleiters nahe bei einer hohe Temperatur aufweisenden Quelle angeordnet und das Ende dann behandelt. Wie zum Beispiel in 9 gezeigt ist, wird herkömmlicherweise ein Verfahren verwendet, bei dem eine Endflächen-Behandlungsvorrichtung zum Behandeln einer Endfläche 53 eines Kunststoff-Lichtwellenleiters 50 verwendet wird, die mit einem Spannfutter 60 zum Fixieren des Kunststoff-Lichtwellenleiters versehen ist, der einen Mantel mit einer freiliegenden Kernendfläche 51a und eine Übertragungsfläche 62a an seinem Ende aufweist, wobei die Vorrichtung ferner eine mittels einer Heizeinrichtung 61 beheizte Metallform 62 aufweist, wobei ein Kunststoff-Lichtwellenleiterende 53 mittels des Spannfutters 60 festgehalten und in Richtung auf die Form 62 bewegt wird, die beheizte Form 62 gegen die Kernendfläche 51a des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 bewegt wird, die Kernendfläche 51a weichgemacht wird und ein Finish nach Art einer Spiegeloberfläche erhält sowie die Kernendfläche mit einer vorbestimmten Formgebung, wie zum Beispiel einer Linsenform oder dergleichen, ausgebildet wird.

Wie allgemein in 10 dargestellt ist, besitzt ein Lichtwellenleiter 50 aus Kunststoff einen in der Mitte angeordneten Kern 51, der aus Polymethylmethacrylatharz (PMMA) mit hoher Reinheit besteht, eine Umhüllung 52, die aus speziellem Fluorharz besteht und die Umfangsfläche des Kerns 51 überdeckt, sowie einen Mantel (Abdeckung), der die Umfangsfläche der Umhüllung 52 überdeckt. Von einer Lichtquelle 60a emittiertes Licht, das von der einen Kernendfläche des Kerns 51 her eintritt, wird an der Grenzfläche zwischen dem Kern 51 und der Umhüllung 52 vollständig reflektiert und tritt aus der anderen Kernendfläche aus.

Bei dem herkömmlichen Behandlungsverfahren zum Behandeln einer Endfläche eines Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 dehnt sich der weichgemachte Kern 51 in Richtung der Kernseitenfläche 51b aus, da die Kernendfläche erwärmt und gleichzeitig gegen die Form 62 gedrückt wird, wobei diese Ausdehnung ein Problem darstellt.

Zur Vermeidung des vorstehend beschriebenen Problems ist die Anbringung eines Elements erforderlich, um den Expansionsbereich der Kernseitenfläche 51b zu vermeiden, wenn das Kunststoff-Lichtwellenleiterende 53 in die Verbindungsteile, wie zum Beispiel eine Lichtverzweigungseinrichtung und eine Lichtkopplungseinrichtung, eingesetzt wird.

Insbesondere wenn ein Kunststoff-Lichtwellenleiterende 53 unter Verwendung eines in den Zeichnungen nicht dargestellten Verbindungselements, wie z.B. einer Zwinge (Innenring) in eine kleine Öffnung eingeführt wird, die an der Spitze der Zwinge ausgebildet ist, ist es notwendig, daß nicht nur die Kernendfläche 51a, sondern auch der expandierte Bereich des Kerns 51 aus der Kernendfläche herausragt, wobei die exakte Positionierung des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 schwierig ist und sich damit ein Problem ergibt.

In Übereinstimmung mit dem Merkmal b) des Anspruchs 1 zeigt die JP 10148731 A ein Verfahren, bei dem ein Kunststoff-Lichtwellenleiter endseitig in eine Ferule eingebracht wird. Zum Haltern des Endes des Kunststoff-Lichtwellenleiters wird die End- oder Stirnfläche des Lichtwellenleiters, die aus der Endfläche der Ferule versteht, mit einer heißen Platte bearbeitet, so dass das Material des Kerns des Lichtwellenleiters sich in eine Ringnut verteilt, welche sich in der Stirnfläche der Ferule an die Mündung der Ferulenöffnung anschließt. Die – wie oben ausgeführt – üblicherweise aus Kern, Umhüllung und auf der Umhüllung befindlichem Mantel ausgebildeten Lichtwellenleiter werden bei Behandlung des Endes des Lichtwellenleiters typischerweise von ihrem Mantel befreit, um den Kern mit dessen Umhüllung ohne den die Umhüllung umgebenden Mantel bearbeiten zu können (JP 08075935 A und JP 06075124 A).

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Behandlungsverfahrens der genannten Art, bei dem keine Expansion an der Kernseitenfläche entsteht, wenn ein Kunststoff-Lichtwellenleiterende weichgemacht und angeschmolzen wird und die Endfläche des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes ein Finish nach Art einer Spiegeloberfläche mit der vorbestimmten Formgebung erhält.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale, wie sie im Anspruch 1 angegeben sind.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der zeichnerischen Darstellungen von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zum Behandeln einer Endfläche eines Lichtwellenleiters aus Kunststoff gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

2 eine fragmentarische, vergrößerte Schnittansicht der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;

3 eine schematische Schnittansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Behandeln einer Endfläche eines Lichtwellenleiters aus Kunststoff gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

4 eine schematische Schnittansicht zur Erläuterung der Freisetzung von eingeschlossener Luft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Behandeln einer Endfläche eines Kunststoff-Lichtwellenleiters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

5 eine schematische Schnittansicht zur Erläuterung der Abschrägung eines Kunststoff-Lichtwellenleiters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

6 eine schematische Schnittansicht zur Erläuterung der Abschrägung eines Kunststoff-Lichtwellenleiters gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

7 eine schematische Schnittansicht zur Erläuterung des Endflächen-Behandlungsverfahrens nach dem Abschrägen eines Kunststoff-Lichtwellenleiters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

8 eine teilweise schematische Schnittansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung zum Behandeln einer Endfläche eines Lichtwellenleiters aus Kunststoff gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

9 eine schematische Schnittansicht zur Erläuterung eines herkömmlichen Verfahrens zum Behandeln einer Endfläche eines Lichtwellenleiters aus Kunststoff; und

10 eine schematische Schnittansicht zur Erläuterung eines Lichtwellenleiters aus Kunststoff.

Ein Endflächen-Behandlungsverfahren sowie eine Enflächen-Behandlungsvorrichtung zum Behandeln eines Kunststoff-Lichtwellenleiterendes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.

Dabei zeigt 1 eine schematische Schnittansicht einer Endflächen-Behandlungsvorrichtung zum Behandeln eines Lichtwellenleiters bzw. einer Lichtleitfaser aus Kunststoff gemäß der vorliegenden Erfindung.

Wie in 1 gezeigt ist, besitzt die Endflächen-Behandlungsvorrichtung eine Fixiereinheit 12, die auf einem ebenen Basistisch 11 angebracht und fixiert ist, eine Bewegungseinheit 13, die in bezug auf den Basistisch 11 beweglich gehaltert ist und der Fixiereinheit 12 zugewandt gegenüberliegt, sowie einen Steuermotor 15, der auf dem Basistisch 11 angeordnet ist und mit einem Teil der Bewegungseinheit 13 in Eingriff steht sowie eine drehbare Schraubspindel 15a aufweist.

Die Fixiereinheit 12 beinhaltet eine zylindrische Form 17, die aus Hartmetall besteht und eine Übertragungsfläche 17a zum Übertragen der Form einer Linsenfläche aufweist, eine Heizvorrichtung 18, wie z. B. eine Heizeinrichtung zum Beheizen der Form 17, sowie ein Thermoelement 20, das an der Form 17 angebracht ist und als Sensor zum Steuern der Temperatur der Heizvorrichtung 18 in konstanter Weise dient.

Die Bewegungseinheit 13 ist mit einer Betätigungseinrichtung 22 aus Metall versehen, die in horizontaler Richtung, d.h. in der Zeichnung in der Richtung XO, beweglich ist, wobei die Betätigungseinrichtung mit einer Schraubenspindelöffnung bzw. einer mit Gewinde versehenen Öffnung 22a versehen ist, die sich zentral durch diese hindurch erstreckt.

Eine ebene Plazierungsplatte 24 aus Metall ist in integraler Weise an der Betätigungseinrichtung 22 angebracht. Die Plazierungsplatte 24 weist einen nach oben ragenden Regulierabschnitt 24a auf, und der Regulierabschnitt weist ein Durchgangsloch 24b auf (siehe 2), das sich zentral durch diesen hindurch erstreckt.

Ein aus Metall bestehendes Gleitstück 25 weist an seinem Boden 26 eine Aussparung 26a auf, wobei eine lange Metallachse 27 in die Aussparung 26a durchsetzender Weise vorgesehen ist und eine Schraubenfeder 28 um die Achse herum angeordnet ist.

Die Schraubenfeder 28 spannt den Regulierabschnitt 24 mit der üblichen elastischen Kraft vor, und zwar in Richtung auf die Position, in der der Regulierabschnitt 24 mit dem einen Ende (und zwar dem linken Ende in der Zeichnung) der Aussparung 26a an dem Boden 26 in Berührung steht, wobei die Achse 27 in zwischengeordneter Weise in dem Durchgangsloch 24b des Regulierabschnitts 24a verschiebbar angebracht ist.

In dem Zentrum des Gleitstücks 25 ist eine Einführöffung 29 zum Einführen eines Lichtwellenleiters 50 aus Kunststoff ausgebildet, und auf der Verlängerungslinie der Einfuhröffnung 29 ist ein Einspannmechanismus 30 vorgesehen, der zusammen mit dem Gleitstück 25 angebracht ist.

Nachfolgend wird der Einspannmechanismus ausführlicher beschrieben.

2 zeigt eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer Endflächen- Behandlungsvorrichtung zum Behandeln eines Lichtwellenleiters 50 aus Kunststoff.

Der Einspannmechanismus 30 weist ein zylindrisches Metallgehäuse 31 auf, ein sich nach außen erstreckender Flansch 31a ist an dem Umfang an dem einen Ende des Gehäuses 31 vorgesehen, und ein sich geringfügig nach innen erstreckender Kragen 31b ist an dem Umfang an dem anderen Ende desselben vorgesehen.

Ferner ist an dem anderen bzw. äußeren Ende des Gehäuses 31 ein scheibenförmiges Kernführungselement 32 zusammen mit dem Kragen 31b derart angebracht, daß diese einander überlappen, und eine kreisförmige Führungsöffnung 32a, die sich durch die Dicke der Platte hindurch erstreckt, ist im Zentrum der Kernführungselements 32 ausgebildet, wobei die Peripherie der Führungsöffnung 32a nach außen erweitert ist, um eine Senkung 32b zu bilden. Die Peripherie der Führungsöffnung 32a ragt in die Senkung 32b hinein, und es ist ein leistenartiger Peripheriebereich 32c mit einer ebenen Oberfläche vorhanden. Ferner sind wenigstens zwei kreisförmige Öffnungen durch die Umfangswand des Gehäuses 31 hindurch ausgebildet, und Stellschrauben 33 sind in nach innen gehender Weise in diesen kreisförmigen Öffnungen angebracht.

Bei dem vorstehend beschriebenen Gehäuse 31 ist eine Schraubenfeder 35 entlang des Kragens 31b sowie der äußeren Umfangswand angeordnet, und eine Spannzangeneinrichtung 36 ist derart vorgesehen, daß die Schraubenfeder 35 zwischen dieser und dem Kragen 31b gehalten ist.

Die Spannzangeneinrichtung 36, die aus Metall oder Kunstharz mit hoher Steifigkeit besteht, ist mit einer kreisförmigen Hülse 37 mit einer Öffnung 37a in der Mitte und mit einer allgemein zylindrischen Verriegelungsmutter 38 versehen, die aus demselben Material wie die Hülse 37 besteht und in Berührung mit der Außenumfangswand der Hülse 37 drehbar angeordnet ist.

Das eine Umfangsende der vorstehend genannten Hülse 37 ist in mehrere Bereiche unterteilt, und es ist eine Mehrzahl von sich verjüngenden Zapfen 37b mit dünner Spitze vorhanden.

Eine vertieft ausgebildete Kerbnut 38a ist auf dem Umfang der Außenumfangswand der genannten Verriegelungsmutter 38 ausgebildet, und von der Kerbnut 38a erstreckt sich eine sich verjüngende Klemme 38b mit dünner Spitze weg. An dem anderen Ende der Außenumfangswand der Verriegelungsmutter 38 ist eine Verlängerung 38c vorgesehen, die sich längs der Außenumfangswand erstreckt.

Wenn ein Ende 53 eines Lichtwellenleiters aus Kunststoff in die Öffnung 37a der Hülse 37 eingeführt wird, wird das Kunststoff-Lichtwellenleiterende 53 mittels der Verriegelungsmutter 38 festgeklemmt, die die Hülse 37 umschließt, und das Kunststoff-Lichtwellenleiterende 53 wird dadurch festgelegt und fixiert.

Eine Spannfutterbasis 40 mit einem zylindrischen Element aus Metall weist eine Durchgangsöffnung 40a in ihrem Zentrum, einen einstückig damit ausgebildeten Hülsenbereich 40b an dem einen Ende der Durchgangsöffnung 40a sowie einen Kragen 40c im Zentrum der Außenumfangswand auf.

Bei der Verriegelungsmutter 41 aus Metall handelt es sich um ein konisches zylindrisches Element mit einer Öffnung 41a in der Mitte, wobei der Flansch 31a des Gehäuses 31 an der Innenwandung der Öffnung 41a in verschiebbarer Weise in Anlage gelangt bzw. dort gestoppt wird.

Als nächstes wird das Endflächen-Behandlungsverfahren zum Behandeln eines Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 unter Bezugnahme auf 3 erläutert.

Wie in 3A gezeigt ist, wird zuerst das eine Ende des Kunststoff-Lichtwellenleiters 50 in die Spannzangeneinrichtung 36 eingeführt, wobei der Mantel des Kunststoff-Lichtwellenleiters 50 mitels der Spannzangeneinrichtung 36 in der vorbestimmten Position gehalten wird und eine Kernendfläche 51a des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 freiliegt.

Die Form 17 wird der Kernendfläche des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 zugewandt gegenüberliegend angeordnet, und die Heizvorrichtung 18 heizt die Form 17 auf eine vorbestimmte Temperatur von beispielsweise etwa 120° C bis 200° C, in weiter bevorzugter Weise auf eine Temperatur von etwa 170° C, wobei die Form 17 die Formgebung einer Linsenfläche bzw. eine asphärische Oberfläche aufweist.

Wie in 3B gezeigt ist, wird die Kernendfläche dann zusammen mit der als Einspannmechanismus 30 dienenden Spannzangeneinerichtung 36 in Richtung auf die Form 17bewegt, während der Mantel 54 des Kunststoff-Lichtwellenleiters 50 durch die Spannzangeneinrichtung 36 gehalten wird, um dadurch die Kernendfläche des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 mit der Übertragungsfläche 17a der Form 17 in Berührung zu bringen.

Die Kernendfläche 51a wird um die Kontaktstelle herum teilweise weichgemacht und angeschmolzen sowie derart verformt, daß sie an die Übertragungsfläche 17a angepaßt wird, die beispielsweise eine Konfiguration einer Linsenfläche aufweist, wobei die Kernendfläche 51a leicht gegen die erwärmte Form 17 gedrückt wird.

Wie in 3C gzeigt wird, wird das Kunststoff-Lichtwellenleiterende 53 zusammen mit der Spannzangeneinrichtung 36 vorübergehend von der Übertragungsfläche 17a der Form 17 getrennt. Der weichgemachte und angeschmolzene Bereich der Kernendfläche 51a des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53, der von der Übertragungsfläche 17a getrennt worden ist, kühlt nun auf natürliche Weise ab und erstarrt wieder.

Wie in 3D gezeigt ist, wird das Kuststoff-Lichtwellenleiterende 53 zusammen mit der Spannzangeneinrichtung 36 dann wieder in Richtung auf die Form 17 bewegt und leicht gegen die erwärmte Form 17 gedrückt, wodurch die bereits leicht verformte Kernendfläche wieder weichgemacht und angeschmolzen wird, wobei die Kernendfläche derart verformt wird, daß sie in weiter angepaßter Weise als bei dem ersten Verformungsvorgang in Richtung auf die vorbestimmte Krümmungsflächenform verformt wird.

Wie ferner in 3E gezeigt ist, wird die Kernendfläche des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 wiederum von der Form 17 getrennt, und es erfolgt ein natürliches Abkühlen und Erstarren derselben.

Die Reihe der Vorgänge, die in den 3B bis 3E dargestellt sind, wird 20 bis 100 Mal, vorzugsweise etwa 70 Mal, in intermittierender Weise wiederholt, um die Formgebung der Linsenfläche bzw. asphärischen Oberfläche zu erzielen, wobei der auf die Kernendfläche 51a ausgeübte Druck 0,5 kp bis 3 kp, vorzugsweise 2 kp beträgt, um die Formgebung der Linsenfläche bzw. der asphärischen Oberfläche zu erzielen. Durch Aufbringen von Wärmedruck bzw. Druck und Wärme zur Bildung der Kernendfläche in allmählicher Weise, wie dies vorstehend beschrieben wurde, läßt sich dieselbe Konfiguration wie die der Übertragungsfläche 17a der Form an der Kernendfläche ausbilden.

Wie in 4 gezeigt ist, bildet sich an der Kernendfläche 51a eingeschlossene Luft S, die durch den Einschluß von Luft oder Gas in dem Anfangsstadium der Endflächenbehandlung entsteht. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Behandeln eines Kunststoff-Lichtwellenleiters wird jedoch aufgrund der mehrmaligen Wiederholung des Berührungs-/Trennvorgangs zur Erzielung der Endfläche mit der vorbestimmten Konfiguration, wie z.B. einer Linsenfläche, die Kernendfläche dabei in intermittierender Weise erwärmt und mit Druck beaufschlagt, so daß eingeschlossene Luft oder eingeschlossenes Gas allmählich freigesetzt wird, wodurch sich eine Endfläche mit einem Finish nach Art einer Spiegeloberfläche und mit einer vorbestimmten Formgebung sowie ohne eingeschlossene Luft S erzielen läßt.

Dabei handelt es sich bei dem Intervall (Zyklus) der wiederholten Druckbeaufschlagung um ein konstantes Intervall im Bereich von 0,1 s bis 2 s. Im Fall der Linsenfläche bzw. asphärischen Oberfläche beträgt das Druckbeaufschlagungsintervall vozugsweise 0,7 s.

Als nächstes ist es erforderlich, die Umhüllung 52 des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 von der Kernendfläche abzuziehen, um die Endfläche in der bevorzugtesten Weise beim Bilden der Kernendfläche des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 der vorliegenden Erfindung zu behandeln.

Diese Verfahrensweise wird nachfolgend beschrieben. Wie in 5 gezeigt ist, wird der Mantel 54 zuvor unter Verwendung eines Werkzeugs an dem Endbereich des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 entfernt, um dadurch den Kern 51 und die Umhüllung 52 freizulegen.

Das Kunststoff-Lichtwellenleiterende 53 wird schräg angeordnet, indem es mittels einer nicht gezeigten Einspanneinrichtung in bezug auf die Rotationsachse eines Schleifsteins T fixiert wird, wonach die die Kernendfläche 51a umschließende Umhüllung 52 mit dem Schleifstein T in Berührung gebracht wird, der sich mit einer hohen Drehzahl dreht, so daß die Umhüllung 52 abgeschliffen wird und die Umhüllung 52 von dem Ende entfernt wird und nur der Kern 51 an der Kernendfläche 51a verbleibt. Gleichzeitig wird die Kernendfläche an ihrem gesamten Umfang abgeschrägt, wobei sich der in der Spanneinrichtung gehaltene Kunststoff-Lichtwellenleiter 50 mit einer vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit um die zentrale Längsachse des Kerns 51 dreht und die nicht erforderliche Umhüllung 52 von der Kernendfläche 51 an dem Endbereich entfernt wird.

6 zeigt ein Verfahren zum Abschrägen bzw. Abfasen der Spitze bzw. des äußeren Endes des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 unter Verwendung einer Schneideinrichtung C anstatt des Schleifsteins T.

Wie in 6 gezeigt ist, wird der Mantel von der Kernendfläche 51a des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 entfernt, so daß der Kern 51 und die Umhüllung 52 freiliegen.

Der Kunststoff-Lichtwellenleiter 50, der von einer nicht gezeigten Einspanneinrichtung gehalten wird, wird mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit um die zentrale Längsachse des Kerns langsam gedreht, und die Schneidklinge der Schneideinrichtung C wird schräg an die Kernendfläche angesetzt, die Kernendfläche wird an dem gesamten Umfang abgeschnitten und abgeschrägt, und die nicht erforderliche Umhüllung 52 wird dadurch von der Kernendfläche entfernt.

Die Endflächenbehandlung des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 30, von dem die Umhüllung 52 in der vorstehend beschriebenen Weise entfernt worden ist, wird nun kurz erläutert. Wie in 7A gezeigt ist, ist die Umhüllung 52 von dem Umfangsbereich der freiliegenden Kernendfläche durch Abschrägen bzw. Abfasen in der vorstehend beschriebenen Weise entfernt.

Der Kunststoff-Lichtwellenleiter 50 wird mittels der in 2 gezeigten Spannzangeneinrichtung 36 fest an der Bewegungseinheit 13 fixiert und gegen die Übertragungsfläche 17a der Form 17 gedrückt, die auf eine bestimmte Temperatur erwärmt ist.

Wie in 7B gezeigt ist, wird die Kernendfläche des Kunststoff-Lichtwellleiterendes 53 in intermittierender und wiederholter Weise erwärmt und gegen die Form 17 gedrückt, so daß sie in die gewünschte Gestalt gebracht wird, die der Formgebung der Übertragungsfläche 17a, wie z.B. der Formgebung einer Linsenfläche, entspricht. Die Umhüllung 52 bedeckt die Kernendfläche 51a nicht und behindert auch nicht die Ausbildung der Kernendfläche 51a mit einem Finish nach Art einer Spiegeloberfläche.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Behandeln einer Endfläche eines Lichtwellenleiters aus Kunststoff unter Bezugnahme auf 8 erläutert.

8 zeigt schematische Schnittansichten zur Erläuterung von aufeinanderfolgenden Schritten bei der Behandlung der Endfläche eines Kunststoff-Lichtwellenleiters.

Von dem Kunststoff-Lichtwellenleiterende 53 wird zuvor der Mantel 54 und die Umhüllung 52, die den Kern 51 umschließen, entfernt, wobei die Umhüllung 52 von der Kernendfläche 51a durch Abphasen des Umfangs des Kerns 51 und der Umhüllung 52 entfernt wird.

Wie in 8A gezeigt ist, wird das Kusntstoff-Lichtwellenleiterende 53 durch die Einfuhröffnung 29 des Gleitstücks 25 eingeführt, und das Kunststoff-Lichtwellenleiterende 53 wird derart positioniert, daß die Kernendfläche desselben in der Führungsöffnung 32a des Kernführungselements 32 angeordnet ist und der Mantelbereich an den Zapfen 37b der Hülse 37 angeordnet ist.

Wenn dann eine Fixierschraube 33 zusammen mit dem Gehäuse 31 um die Längsachse gedreht wird, gelangt die Fixierschraube 33 in Anlage in der Kernnut 38a an der Außenumfangswand der Verriegelungsmutter 38, und die Verriegelungsmutter 38 wird zusammen mit dem Gehäuse 31 rotationsmäßig bewegt. Die Verriegelungsmutter 38 wird mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten und an der Verriegelungsmutter 38 und der Einspannbasis 40 angebrachten Schraubeneinrichtung in Richtung auf die Seite des Gleitstücks 25 bewegt, die Zapfen 37b der Hülse 37 werden mittels des Verriegelungselements 38b festgezogen, und der Mantel des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 wird dadurch eingespannt.

Zu diesem Zeitpunkt ist die Kernendfläche des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 in der vorbestimmten Position in die Führungsöffnung 32a des Führungselements 32 eingeführt und festgelegt.

Wie in 8B gezeigt ist, werden bei rotationsmäßigem Antrieb des in 1 gezeigten Steuermotors 15 die Bewegungseinheit 13 sowie der an der Bewegungseinheit 13 angebrachte Einspannmechanismus 30 entlang der in 1 gezeigten Achse 15a zusammen in Richtung auf die Form 17, d.h. in der Pfeilrichtung XO in der Zeichnung, bewegt.

Die Übertragungsfläche 17a der Form 17 wird mit einem vorbestimmten Druck mit der vorspringenden Peripherie 32c in der Senkung 32b des Kernführungselements 32 in Berührung gebracht.

Wie in 8C gezeigt ist, wird während des weiteren rotationsmäßigen Antriebs des Steuermotors 15 die Bewegungseinheit 13 in Richtung auf die Form 17 bewegt, wobei die Übertragungsfläche 17a der Form 17 gegen die Kernendfläche 51a des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 und die vorspringende Peripherie 32c in der Senkung 32b des Kernführungselements 32 drückt, um dadurch das Gehäuse 31 entgegen der Drückkraft der Schraubenfeder 35 in die der Bewegungsrichtung (Pfeilrichtung X1 in der Zeichnung) der Bewegungseinheit 13 entgegengesetzte Richtung (Pfeilrichtung X2 in der Zeichnung) zu drücken.

Der Flansch 31a des Gehäuses 31 wird somit in der Öffnung 41a der Verriegelungsmutter 41 in Richtung auf die Innenseite verschoben.

Wir in 8D gezeigt ist, wird bei weiterem rotationsmäßigem Antrieb des Steuermotors 15 die Bewegungseinheit 13 dann weiter in Richtung auf die Form 17 (in Pfeilrichtung XO in der Zeichnung) bewegt, und das Gehäuse 31 wird dadurch weiter entgegen der Drückkraft der Schraubenfeder 35 in die zu der Bewegungsrichtung der Bewegungseinheit 13 entgegengesetzte Richtung (der Pfeilrichtung X2 in der Zeichnung) bewegt.

Dadurch wird die Kernendfläche 51a mit der Übertragungsfläche 17a der Form 17 in Berührung gebracht und gegen die Übertragungsfläche 17a gedrückt, wobei der Einspannmechanismus 30 durch die Drückkraft mit Druck beaufschlagt wird. Als Ergebnis hiervon bewegt sich die Bodenplatte 26 des Gleitstücks 25 entgegen der Drückkraft der Schraubenfeder 28 in der Pfeilrichtung X1 in der Zeichnung, um dadurch den Regulierungsabschnitt 24a der Plazierungsplatte 24 von dem einen Ende der Aussparung 26a des Gleitstücks 25 zu trennen. Wie vorstehend bereits erläutert wurde, wird die auf die Kernendfläche 51a des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 ausgeübte Drückkraft derart gesteuert, daß diese konstant ist, wobei die Pufferwirkung derart arbeitet, daß die Drückkraft nicht zu stark ist, daß das Kunststoff-Lichtwellenleiterende 53 abbrechen könnte.

Wenn dann in der in 8E gezeigten Weise die Achse 15a des in 1 gezeigten Steuermotors 15 in der entgegengesetzten Richtung rotationsmäßig angetrieben wird, wird die Plazierungsplatte 24 in der Pfeilrichtung X1 bewegt, jedoch bleiben die Bewegungseinheit 13 und der Einspannmechanismus 30 zunächst in dem durch die Schraubenfedern 28 und 35 in Richtung der Form 17 (in der Pfeilrichtung X1) druckbeaufschlagten Zustand gehalten.

Danach wird der Regulierungsabschnitt 24a des Gleitstücks 25 durch die Drückkraft der Schraubenfeder 28 mit dem anderen Ende bzw. der anderen Wand in der Aussparung 26a der Bodenplatte 26 in Berührung gebracht und in die ursprüngliche Position zurückgeführt, so daß die Verriegelungsmutter 38 mittels der Schraubenfeder 35 mit der Fixierschraube 33 in Berührung gebracht wird und das gesamte Gehäuse 31 in die ursprüngliche Position zurückkehrt, in dem es sich vor dem Drücken gegen die Form 17 befand.

Die Kernendfläche des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 wird von der Übertragungsfläche 17a der Form 17 getrennt, und es erfolgt eine Wiederholung der Reihe von Vorgängen, wie sie vorstehend beschrieben worden sind, um die Endflächenbehandlung der Kernendfläche zu einem Abschluß zu bringen.

Durch Anwendung der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise wird das Kunststoff-Lichtwellenleiterende 53 ohne unnötige Verformung, wie z.B. Extrusion bzw. Expansion, akkurat mit der gewünschten Formgebung ausgebildet. Das Fluorharzmaterial der Umhüllung 52 des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 bleibt nicht an der Kernendfläche des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes 53 haften, und die Kernendfläche 51a ist vor Beeinträchtigung geschützt.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zum Behandeln einer Endfläche eines Lichtwellenleiters sind in keinster Weise auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Zum Beispiel kann es sich bei der Übertragungsfläche der Form um eine Linsenfläche oder um eine gerade bzw. in einer Ebene liegende Fläche handeln.

Da bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Behandeln einer Endfläche eines Lichtwellenleiters die Kernendfläche des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes in intermittierender Weise gegen die Form gedrückt wird, die auf eine bestimmte Temperatur erwärmt ist, so daß die Kernendfläche weich wird und anschmilzt und die Übertragungsfläche der Form dadurch auf die Kernendfläche übertragen wird, so daß die Kernendfläche durch Erwärmen und Druckbeaufschlagung der Kernendfläche in intermittierender Weise allmählich geformt wird, ist der in einem einzelnen Arbeitsgang weich werdende Bereich klein, und der übertragene Bereich bzw. die übertragene Konfiguration der Übertragungsfläche wird allmählich gesteigert. Die weiche Kernendfläche wird somit nicht aus der Form extrudiert, und die gewünschte Formgebung läßt sich ohne Nachbehandlung erzielen.

Da das Verfahren zum Behandeln der Endfläche eines Kunststoff-Lichtwellenleiters einen Schritt zum Drücken der Kernendfläche des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes gegen die Übertragungsfläche der beheizten Form, einen Schritt zum Trennen der Kernendfläche von der Form und zum Abkühlen der Kernendfläche auf natürliche Weise sowie einen Schritt beinhaltet, bei dem die Berühung/Trennung zwischen der Kernendfläche und der Übertragungsfläche der Form in intermittierender Weise wiederholt wird, um dadurch die Formgebung der Kernendfläche allmälich zu verformen und dadurch die Übertragungsfläche der Form allmählich auf die Kernendfläche zu übertragen, wird die Endflächen-Behandlung des Kunststoff-Lichtwellenleiters ohne zusätzliche Kühlvorrichtung zum Kühlen der Kernendfläche durchgeführt. Die eingeschlossene Luft wird aufgrund der wiederholten Berührungs- bzw. Druckbeaufschlagungs-/Trennvorgänge freigesetzt, und die Übertragungsfläche wird exakt gebildet.

Da ferner die Kernendfläche in Form einer Linsengestalt ausgebildet wird, kann ein Kunststoff-Lichtwellenleiter mit einer Linsenfläche ohne zusätzliche Sekundärbehandlung gebildet werden.

Da ferner ein Schritt vorgesehen ist, in dem der Mantel des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes entfernt wird und die Kernendfläche freigelegt wird, überdeckt der Mantel die Kernendfläche nicht, so daß sich die Kernendfläche in einfacher Weise behandeln läßt.

Da weiterhin ein Schritt vorhanden ist, in dem die Umhüllung des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes entfernt wird, überdeckt die Umhüllung die Kernendfläche bei der Formgebung derselben nicht, wodurch sich die Kernendfläche in exakter Weise behandeln läßt.

Da weiterhin die Endflächen-Behandlungsvorrichtung zum Behandeln der Kernendfläche des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes der vorliegenden Erfindung mit einem Einspannelement zum Fixieren des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes, mit einem Führungselement zum Führen der Kernendfläche des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes, mit einer Form mit einer Übertragungsfläche zum Ausbilden der Kernendfläche mit einer vorbestimmten Formgebung, mit einer Heizeinheit zum Erwärmen der Form auf eine bestimmte Temperatur sowie mit einer Bewegungseinheit versehen ist zum Bewegen der Kernendfläche des Kunststoff-Lichtwellenleiterendes und der Übertragungsfläche der Form in die Position, in der diese gegeneinander gedrückt und voneinander getrennt werden, wobei der Kunststoff-Lichtwellenleiter durch das Einspannelement und das Führungselement fixiert ist, die Form mittels der Heizeinheit erwärmt wird, die Bewegungseinheit wiederholt hin- und herbewegt wird, um dadurch die Übertragungsfläche in allmählicher Weise auf die Kernendfläche zu übertragen, wobei die Form wiederholt hin- und herbewegt werden kann und die Kernendfläche durch die Form in intermittierender Weise erwärmt und mit Druck beaufschlagt wird, um dadurch die Übertragungsfläche in allmählicher Weise an der Kernendfläche auszubilden, läßt sich der in einem einzelnen Arbeitsgang weichgemachte Bereich klein halten, und der übertragene Bereich der Übertragungsfläche läßt sich allmählich steigern. Als Ergebnis hiervon kommt es zu keinem Extrudieren der weichgemachten Kernendfläche aus der Form, und eine gewünschte Formgebung kann ohne Nachbehandlung gebildet werden.


Anspruch[de]
Verfahren zum Behandeln einer Endfläche eines Kunststoff-Lichtwellenleiters (50), bei dem

a) ein Mantel (54) des Kunststoff-Lichtwellenleiters (50) von einem Kunststoff-Lichtwellenleiterende (53) desselben entfernt wird, um die Kernendfläche (51a) des Kunststoff-Lichtwellenleiters (50) freizulegen, und

b) die Kernendfläche (51a) in intermittierender Weise in eine Form (17) gedrückt wird, die auf eine bestimmte Temperatur zum Erweichen und Anschmelzen der Kernendfläche (51a) erwärmt wird, um dadurch die Konfiguration einer Übertragungsfläche (17a) der Form (17) auf die Kernendfläche (51a) zu übertragen, wobei

c) vor dem Übertragen der Form (17) auf die Kernendfläche (51a) eine zwischen dem Kern (51) des Kunststoff-Lichtwellenleiters (50) und dem Mantel (54) vorgesehene Umhüllung (52) im Bereich der Kernendfläche (51a) an dem Kunststoff-Lichtwellenleiterende (53) entfernt wird, indem der Umfang der Kernendfläche (51a) abgeschrägt wird.
Verfahren nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Drücken der Kernendfläche (51a) eines Kunststoff-Lichtwellenleiterendes (53) an die Übertragungsfläche (17a) der erwärmten Form (17),

Trennen der Kernendfläche (51a) von der Form (17) und Abkühlen der Kernendfläche (51a) auf natürliche Weise, sowie Wiederholen des Andrückens/Trennens zwischen der Kernendfläche (51a) und der Übertragungsfläche (17a) der Form (17) in intermittierender Weise, um die Gestalt der Kernendfläche (51a) allmählich zu verformen und die Konfiguration der Übertragungsfläche (17a) der Form (17) darauf zu übertragen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernendfläche (51a) mit der Konfiguration einer Linsenfläche ausgebildet ist.






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