ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ И КРЫШКА ДЛЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО СОЕДИНИТЕЛЯ Российский патент 1999 года по МПК G02B6/38 

Предпосылки к созданию изобретения
1. Область техники, к которой относится изобретение.

Настоящее изобретение в основном относится к устройствам для соединения между собой оптических световодов и более конкретно к сочетанию пылезащитной крышки и исполнительного инструмента для безадгезивного волоконно-оптического соединителя.

2. Описание существующего уровня техники.

В настоящее время оптические световоды вытеснили медный провод в качестве предпочтительного для применения в области телекоммуникаций материала. Как и в случае с медным проводом, часто возникает необходимость взаимного соединения оптических световодов, например, в процессе монтажа или ремонта. Настоящее изобретение касается устройства, применяемого для крепления оптического световода к волоконно-оптическому соединителю с тем, чтобы выполнить и установить такие соединения. В этом отношении термин волоконно-оптический "соединитель" часто относится к устройству, допускающему повторное соединение и рассоединение кабеля, в то время как термин "сросток" обычно относится к устройству, применяемому для постоянного соединения двух концов кабеля. Однако эти термины при использовании здесь не должны рассматриваться в ограничительном смысле, поскольку настоящее изобретение применимо к установке всех типов волоконно-оптических соединительных устройств.

Существующие технические решения включают волоконно-оптические соединители с наконечниками, содержащие цилиндрический элемент (наконечник), обычно выполненный из керамического материала, двуокиси циркония или окиси алюминия, с центральным каналом для ввода световода. Наконечник удерживается втулкой, которая, в свою очередь, может быть охвачена одной из многих соединительных муфт. Так, например, соединительную муфту с фиксирующим механизмом байонетного типа обычно называют соединителем "ST". Альтернативная муфта со скошенными поверхностями, которые фиксируются на рычажных плечах приемного устройства, известна как соединитель "SC". И еще одна муфта, снабженная простой резьбовой гайкой, известна как соединитель "FC". Существует много обычных способов крепления оптического световода в соединителях с наконечниками. Одним из наиболее общепринятых является применение обжимной трубки, которая прижимает армирующие элементы волоконно-оптического кабеля (например, жилы из кевлара) к основе, скрепленной со втулкой наконечника. См. , например, патент США N 5140662. Этот способ требует применения обжимного инструмента типа плоскогубцев, которым трубку обжимают вокруг основы.

В другом случае, описанном в патентах США Nos.5088804 и 5102211 безадгезивное соединение концов оптического световода осуществляется путем сведения вместе двух телескопических деталей, сжатия эластомерной системы, помещенной внутри одной из деталей с целью закрепления в ней оптического световода. Для этого способа применяется иной, довольно сложный инструмент, содержащий два первичных элемента, которые удерживают детали и продвигают их по направлению друг к другу с целью выполнения операции. См. также патенты США Nos.5080460 и 5131063.

Согласно патенту США 5040867 сам световод крепится в обжимном элементе во втулке наконечника, а армирующие жилы кабеля дополнительно крепятся обжимной втулкой на основе. В этой конструкции фиксирующий элемент скользит по втулке наконечника и обжимному элементу с целью крепления световода. Фиксирующий элемент приводится в действие другим ручным устройством, которое перемещает фиксирующий элемент в осевом направлении световода к заднему концу соединителя. Отдельная пылезащитная крышка применяется для ввода переднего конца соединителя в устройство таким образом, чтобы не повредить наконечник.

Одна из проблем, которые не учитываются в этих способах, заключается в правильной установке конца световода таким образом, чтобы он, например, совпадал с торцовой поверхностью наконечника. Перечисленные технические решения не только не учитывают эту проблему, но и еще более затрудняют правильную установку, поскольку конструкция устройств, применяемых для приведения в действие этих соединителей, предусматривает приложение осевого усилия, т.е. усилия, параллельного оси световода, что вызывает в процессе скрепления тенденцию к смещению самого световода относительно соединителя. Таким образом точное совмещение световода и наконечника становится невозможным. Ввод соединителя в сборочное устройство также способствует повышению сложности сборочного процесса. В связи со сказанным было бы желательно разработать устройство, приводящее в действие скрепляющий элемент волоконно-оптического соединителя без нарушения положения световода. Было бы желательно также разработать такое устройство, которое могло бы точно контролировать положение конца световода относительно наконечника. Было бы также желательно объединить такое устройство с пылезащитной крышкой соединителя с целью упростить установку световода.

Сущность изобретения.

Настоящее изобретение предлагает исполнительный инструмент для волоконно-оптического соединителя, состоящий в основном из корпуса устройства с полостью, в которую может вводиться с возможностью извлечения передний конец соединителя, и средства для приведения в действие скрепляющего элемента путем приложения усилия, направленного в основном перпендикулярно оси световода, а не параллельно ей. В предпочтительном варианте реализации исполнительное средство состоит из консоли, установленной на корпусе устройства, причем консоль имеет выступ на своем дальнем конце, расположенный относительно полости в корпусе устройства таким образом, что выступ приблизительно прилегает к скрепляющему элементу соединителя в тот момент, когда передний конец соединителя вводится в полость.

Точное совмещение конца световода с торцовой поверхностью наконечника можно обеспечить за счет выполнения полости, предназначенной для приема соединителя таким образом, чтобы торцовая поверхность наконечника точно совпадала с поверхностью дна полости. С другой стороны, конец световода может быть сделан слегка выступающим из торцовой поверхности наконечника за счет выполнения в центре поверхности дна полости углубления известной глубины, так что световод выступает из торцовой поверхности наконечника на регулируемую величину. Устройство предпочтительно изготавливается в форме одноразовой пылезащитной крышки, которая может быть предварительно установлена на заводе-изготовителе, что устраняет необходимость вводить соединитель в сборочное устройство до ввода световода, создавая впечатление по существу безинструментального соединителя. Сочетание пылезащитной крышки и исполнительного инструмента может быть модифицировано для использования с соединителями ST, SC, FC и даже с соединителями биконического типа.

Краткое описание чертежей.

Изобретение можно будет легче понять при изучении прилагаемых чертежей, на которых:
на фиг. 1 показан продольный разрез волоконно-оптического соединителя применяемого в настоящее время типа;
на фиг. 2 показан поперечный разрез соединителя с фиг. 1 с изображением внутреннего скрепляющего элемента в нерабочем положении;
на фиг. 3 показан поперечный разрез, сходный с показанным на фиг. 2, с изображением внутреннего скрепляющего элемента в рабочем положении;
на фиг. 4 показан вид сверху одного варианта реализации исполнительного инструмента, являющегося предметом настоящего изобретения;
на фиг. 5 показан вид в разрезе устройства с фиг. 4, выполненный по линиям 5-5 на нем;
на фиг. 6 показан вид в разрезе устройства с фиг. 4, выполненный по линиям 6-6 на нем;
на фиг. 7 приведен вид, сходный с видом в разрезе с фиг. 5, и дополнительно показывающий ввод соединителя ST;
на фиг. 8 показан детальный вид с фиг. 7, иллюстрирующий точное размещение конца оптического световода относительно соединителя;
на фиг. 9 показан вид сверху другого варианта реализации исполнительного инструмента, являющегося предметом настоящего изобретения;
на фиг. 10 показан вид в разрезе устройства с фиг. 9, выполненный по линиям 10-10 на нем;
на фиг. 11 показан вид в разрезе устройства с фиг. 9, выполненный по линиям 11-11 на нем
и
на фиг. 12 приведен вид, сходный с видом в разрезе с фиг. 11, и дополнительно показывающий ввод соединителя SC.

Описание предпочтительного варианта реализации.

Со ссылками на фигуры, и в особенности со ссылками на фигуры 1- 3, показан безадгезивный, соединитель 10 с наконечником. Соединитель 10 является предметом патентной заявки США порядковый N 07/871399 и описан более подробно в этой заявке. Соединитель 10 в целом состоит из трубчатого корпуса 12 и наконечника 14, соединенного с корпусом 12 посредством держателя или втулки 16 наконечника. В показанном варианте реализации втулка 16 снабжена установочным штифтом 17, фиксирующим (обеспечивающим механическую поляризацию) соединитель 10 с целью не допустить вращения наконечника 14 при вводе соединителя в обычное приемное устройство (приемное устройство не показано). Наконечник 14 имеет сквозной канал 18, в который вводится конец оптического световода, предназначенного для соединения. Соединитель 10 включает много других обычных компонентов, таких как компенсатор напряжений 21, который находит широкое применение в существующих конструкциях соединителей.

Втулка 16 содержит также вставку или кулачковый элемент 20, который входит в зацепление с зажимным элементом 22 световода. Зажимный элемент 22 световода имеет паз 24, который в основном выравнивается с каналом 26 во втулке 16 и с каналом 18 в наконечнике 14. Оптический световод 27 вводится в задний конец соединителя 10, проходит через канал 26, зажимный элемент 22 световода и канал 18. Конец световода обычно размещается таким образом, чтобы он совпадал с торцовой поверхностью наконечника 14. Кулачковый элемент 20 и зажимный элемент 22 световода сходны с волоконно-оптическим сростком, описанным в патенте США N 4865412. Как лучше всего видно на фиг. 2 и 3, зажимный элемент 22 световода снабжен двумя пластинками или ножками 32 и 34 на общем шарнире. При переходе кулачкового элемента 20 из открытого, нерабочего положения (фиг. 2) в закрытое, рабочее положение (фиг. 3) боковые стержни кулачкового элемента 20 с усилием проталкивают ножки 32 и 34 по направлению друг к другу, зажимая между ними световод 27. Таким образом световод 27 может быть закреплен в соединителе 10 без применения эпоксида или других адгезивов. Кулачковый элемент 20 может иметь углубления или гофры 44, 46, 48 и 50, выполненные на его наружной поверхности, которые совмещаются с соответствующими пазами во втулке 16 с целью фиксации кулачкового элемента 20 в открытом или закрытом положении. В корпусе 12 предусмотрено отверстие 51, обеспечивающее доступ к кулачковому элементу 20 так, что его можно отжать вниз; в действительности изображенный вариант соединителя 10 является соединителем ST, в котором выполнено отверстие 51 для приема выступа на приемном устройстве соединителя, образуя таким образом фиксирующий механизм байонетного типа.

Что касается дальнейших ссылок на фиг. 4-7, то эти фигуры иллюстрируют один вариант 60 реализации нового исполнительного инструмента, являющегося предметом настоящего изобретения. Инструмент 60 сконструирован для использования с соединителем 10 и обычно состоит из корпуса 62 инструмента и исполнительного рычага 64, скрепленного с корпусом 62; предпочтительно рычаг 64 образует единое целое с корпусом 62. В соответствии с этим, хотя инструмент 60 может быть выполнен из любого долговечного материала, он предпочтительно изготавливается из упругого полимера, поддающегося литьевому формованию, такого как RADEL (полиэфирсульфон), поставляемый компанией Атосо. Корпус 62 - имеет полость 66, предназначенную для приема переднего конца соединителя 10. Полость 66 состоит из двух частей с разными внутренними диаметрами, предназначенных соответственно для ввода втулки 16 и наконечника 14. Инструмент 60 может принять форму одноразовой пылезащитной крышки, которую предварительно устанавливают на соединителе 10 на заводе-изготовителе. Специалистам в данной области должно быть ясно, что предварительная установка устраняет необходимость во вводе соединителя в сборочное устройство до ввода световода, что упрощает сборку соединителя и создает впечатление, что соединитель практически не требует использования устройства. Разумеется, инструмент 60 не допускает также загрязнения переднего конца соединителя 10 в процессе обращения с ним. Для того чтобы гарантировать, что при транспортировке инструмент 60 останется на соединителе 10, внутренний (наибольший) диаметр полости 66 предпочтительно приблизительно равен наружному диаметру втулки 16; аналогичным образом часть корпуса 62 имеет полость 66 с предпочтительно цилиндрическим выступом 68, наружный диаметр которого приблизительно равен внутреннему диаметру корпуса 12. Таким образом, когда соединитель 10 вводится в инструмент 60 (фиг. 7), он надежно удерживается в нем силами трения.

На фиг. 7 относительно просто показано действие исполнительного инструмента 60, являющегося предметом настоящего изобретения. Во-первых, в полость 66 вводится передний конец соединителя 10. Как уже упоминалось выше, эта операция может быть выполнена на заводе-изготовителе. На фиг. 7 можно видеть, что часть полости 66 меньшего диаметра (в которую вводят наконечник 14) необязательно должна иметь длину, в точности соответствующую длине наконечника 14, т. е. длина этой части полости может быть меньше длины наконечника 14, выступающего из втулки 16. Следующей операцией является ввод световода в соединитель 10, например, путем ввинчивания его в канал 26 втулки 16. Световод должен быть введен полностью до тех пор, пока он не упрется в донную поверхность полости 66. Как дополнительно разъяснено ниже, в ходе этой и следующей операций следует приложить усилия к тому, чтобы соединитель 10 оказался полностью вставлен в инструмент 60, т.е. чтобы торцевая поверхность наконечника 14 также упиралась бы в донную поверхность полости 66. При правильной установке соединителя кулачковый элемент 20 обычно располагается рядом с выступом или приливом 70, выполненным на исполнительном рычаге 64. В варианте реализации 60 настоящего изобретения, который разработан для соединителя ST, цилиндрический выступ 68 снабжен пазом 72 для установочного штифта 17. Установка инструмента таким образом также облегчает выравнивание прилива 70 по пазу 51 и кулачковому элементу 20.

Когда световод и соединитель оказываются в правильном положении, опускающийся исполнительный рычаг 64 приводит в действие зажимный элемент световода, причем прилив 70 нажимает на кулачковый элемент 20, сжимая вместе ножки 32 и 34 и захватывая световод. Закругленная поверхность прилива 70 облегчает приведение устройства в действие, обеспечивая самоцентровку в том случае, когда выступ не располагается в точности рядом с кулачковым элементом. Дальний конец 71 рычага 64 предпочтительно проходит несколько дальше прилива 70, позволяя пользователю развить более значительный опрокидывающий момент. Естественная упругость исполнительного рычага 64 в виде консоли вызывает его отскакивание от кулачкового элемента 20 при снятии давления. После этого соединитель 10 может быть извлечен из устройства 60, а инструмент 60 - выброшен.

Особое преимущество инструмента 60 заключается в его способности контролировать положение вставленного световода относительно наконечника 14 и приводить в действие зажимный элемент 22 световода (фиксируя таким образом световод на месте) без нарушения положения световода относительно наконечника. Если донная поверхность полости 66 является гладкой и плоской, торцовая поверхность наконечника 14 и конец световода оказываются в одной плоскости, т. е. совпадают. Такое расположение заподлицо наконечника и световода очень полезно при операциях "разделения и обжатия", когда световод перед вводом в соединитель разделяют и армирующие волокна кабеля (обычно жилы из кевлара) обжимают вокруг основы втулки 16. С другой стороны, как показано на фиг. 8, донная поверхность полости 66 может иметь углубление известной глубины так, чтобы световод выступал из наконечника 14 на известное расстояние. Это полезно при операциях "разделения и обжатия", при которых световод крепится к соединителю, после чего конец световода полируют (вместе с торцовой поверхностью наконечника) доводочной шкуркой. Величина углубления в донной поверхности полости 66 предпочтительно равняется приблизительно одному диаметру световода.

В любом случае специалистам в данной области должно быть очевидно, что световод не сдвигается с места при приведении в действие зажимного элемента световода, поскольку исполняющее усилие прикладывается в основном перпендикулярно, а не вдоль оси световода. Инструмент 60 облегчает также обращение с соединителем в процессе операции обжатия, во время которой армирующие волокна волоконно-оптического кабеля крепятся к основе.

Настоящее изобретение может быть применено, кроме соединителей ST, и к соединителям других типов. Например, на фиг. 9-11 показан несколько модифицированный инструмент 60', который приспособлен для использования с соединителем SC. Инструмент 60' в основном идентичен инструменту 60, за исключением способа, которым соединитель удерживается в устройстве. А именно, инструмент 60' включает две защелки 74, которые входят в зацепление с боковыми поверхностями обычного соединителя SC, модифицированного таким образом, что он содержит теперь зажимный элемент световода. Корпус такого соединителя SC 76 имеет обычно прямоугольное поперечное сечение, как показано на фиг. 12. В варианте реализации 60' настоящего изобретения полость в корпусе инструмента состоит только из части одного диаметра, предназначенной для приема наконечника. С соединителем SC может использоваться устройство без защелок (подобное инструменту 60); в таком варианте реализации (не показан) выступ корпуса устройства имеет внутренний контур, совпадающий с наружным контуром асимметричной внутренней втулки, применяемой в обычном соединителе SC, вновь обеспечивая трение для плотной установки соединителя. Настоящее изобретение может также использоваться для биконического, а не наконечникового соединителя, поскольку вставка биконического соединителя в форме усеченного конуса эквивалентна наконечнику.

Хотя изобретение описано со ссылкой на конкретные варианты реализации, это описание не должно рассматриваться в ограничительном смысле. Специалистам в данной области должна быть очевидна возможность различных модификаций описанного варианта реализации, а также альтернативных вариантов реализации изобретения после изучения описания изобретения. А именно, инструмент 60 может быть легко модифицировано под любой соединитель, в котором световод закрепляется путем перемещения элемента в направлении, обычно перпендикулярном оси световода. Поэтому можно предполагать, что такие модификации могут быть выполнены без отступления от существа или объема настоящего изобретения, определенных прилагаемой формулой изобретения.

Устройство для крепления оптического световода в соединителе включает исполнительный элемент для зажима световода, корпус и контактное средство для обеспечения принудительного контакта с исполнительным элементом. Корпус выполнен с полостью для приема переднего конца соединителя. Контактное средство присоединено к корпусу или выполнено с ним за единое целое и развивает усилие, направленное перпендикулярно оси световода, удерживаемого соединителем. Устройство для установки оптического световода в соединителе включает исполнительный элемент и зажим световода, выполненный с возможностью перехода из нерабочего положения в рабочее в результате перемещения исполнительного элемента, средство для крепления с возможностью освобождения переднего конца соединителя в полости корпуса и совмещающее средство, выполненное в корпусе для точной установки конца оптического световода относительно переднего конца соединителя. Комбинированная пылезащитная крышка с исполнительным устройством содержит корпус, выполненный с выступом, в котором расположена полость для установки наконечника, средство для крепления с возможностью освобождения наконечника в полости корпуса и совмещающее средство для точной установки конца оптического световода относительно наконечника. Повышена точность размещения световода в наконечнике. 3 с. и 19 з.п.ф-лы, 12 ил.

1. Устройство для крепления оптического световода в соединителе, включающем исполнительный элемент для зажима световода, содержащее корпус и контактное средство для обеспечения принудительного контакта с исполнительным элементом, отличающееся тем, что корпус выполнен с полостью для приема переднего конца соединителя, а контактное средство прикреплено к корпусу или выполнено с ним за единое целое и развивает усилие, направленное перпендикулярно оси световода, удерживаемого соединителем. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контактное средство включает рычаг, прикрепленный к корпусу. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединитель имеет на своем переднем конце наконечник цилиндрической формы, а полость корпуса включает цилиндрическую часть, внутренний диаметр которой равен наружному диаметру наконечника. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединитель имеет цилиндрический наконечник на переднем конце и трубчатый кожух, охватывающий наконечник, а полость выполнена в цилиндрическом выступе корпуса, причем выступ имеет наружный диаметр, который равен внутреннему диаметру кожуха, а полость корпуса включает цилиндрическую часть, внутренний диаметр которой равен наружному диаметру наконечника. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус содержит защелки для крепления с возможностью освобождения переднего конца соединителя в полости корпуса. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус имеет паз для ввода установочного штифта соединителя. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контактное средство включает рычаг в виде консоли, образующей единое целое с корпусом и имеющей прилив, выполненный у ее дальнего конца. 8. Устройство по п.2 или 7, отличающееся тем, что корпус имеет паз для ввода установочного штифта соединителя, причем паз совмещен с рычагом. 9. Устройство по п.3, отличающееся тем, что корпус включает совмещающее средство для точной установки конца оптического световода относительно торцевой поверхности наконечника. 10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что прилив имеет закругленную поверхность. 11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что совмещающее средство выполнено в виде углубления в центре дна полости корпуса. 12. Устройство для установки оптического световода в соединителе, включающем исполнительный элемент и зажимной элемент для световода, выполненный с возможностью перехода из нерабочего положения в рабочее положение в результате перемещения исполнительного элемента, содержащее корпус с полостью для приема переднего конца соединителя и средство для крепления с возможностью освобождения переднего конца соединителя в полости корпуса, отличающееся тем, что содержит совмещающее средство, выполненное в корпусе для точной установки конца оптического световода относительно переднего конца соединителя. 13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что соединитель имеет цилиндрический наконечник на переднем конце, а полость корпуса включает цилиндрическую часть, внутренний диаметр которой равен наружному диаметру наконечника. 14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что содержит рычаг, соединенный с корпусом для обеспечения принудительного контакта с исполнительным элементом соединителя и выполненный с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси световода, удерживаемого соединителем. 15. Устройство по п.12, отличающееся тем, что соединитель включает на переднем конце наконечник цилиндрической формы, втулку, скрепленную с наконечником, и трубчатый кожух, охватывающий наконечник и втулку, при этом втулка включает выполненный на ней установочный штифт, а полость выполнена в цилиндрическом выступе корпуса, наружный диаметр выступа корпуса равен внутреннему диаметру кожуха, выступ корпуса выполнен с пазом для приема установочного штифта, полость корпуса имеет цилиндрическую часть, внутренний диаметр которой равен наружному диаметру наконечника. 16. Устройство по п.12, отличающееся тем, что средство крепления выполнено в виде пары защелок, прикрепленных к корпусу. 17. Устройство по п.13, отличающееся тем, что совмещающее средство выполнено в виде углубления в центре дна полости корпуса. 18. Пылезащитная крышка, комбинированная с исполнительным инструментом, для безадгезивного соединителя с наконечником, содержащая корпус, выполненный с выступом, в котором расположена полость для установки наконечника, рычаг в виде консоли, выполненной за единое целое с корпусом и имеющей прилив у ее дальнего конца, средство для крепления с возможностью освобождения наконечника в полости корпуса и совмещающее средство для точной установки конца оптического световода относительно наконечника. 19. Пылезащитная крышка по п.18, отличающаяся тем, что выступ корпуса имеет цилиндрическую форму. 20. Пылезащитная крышка по п.18 или 19, отличающаяся тем, что рычаг в виде консоли проходит параллельно выступу корпуса. 21. Пылезащитная крышка по любому из пп.19 и 20, отличающаяся тем, что средство для крепления состоит из пары защелок, прикрепленных к корпусу с противоположных сторон выступа и проходящих параллельно выступу. 22. Пылезащитная крышка по любому из пп.18 - 21, отличающаяся тем, что наконечник имеет цилиндрическую форму, соединитель включает цилиндрическую втулку, скрепленную с наконечником, и трубчатый кожух, охватывающий наконечник и втулку, выполненную с установочным штифтом, выступ корпуса имеет наружный диаметр, который равен внутреннему диаметру кожуха и имеет паз для ввода установочного штифта, а полость корпуса включает первую цилиндрическую часть, внутренний диаметр которой равен наружному диаметру наконечника, и вторую цилиндрическую часть, внутренний диаметр которой равен наружному диаметру втулки.