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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtleitfaser-Konnektorsystem.
Genauer betrifft die vorliegende Erfindung einen Konnektoraufbau
zur optischen Kopplung einer Schaltkreiskarte mit einer Rückwandplatte.
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Die
Verwendung von Lichtleitfasern für
eine Hochgeschwindigkeitskommunikation von hohem Umfang ist wohlbekannt.
Mit dem Anwachsen des Umfangs der übertragenen Informationen hat
die Verwendung von Lichtleiterkabeln, die mehrere Lichtleitfasern
beinhalten, und von Systemen, die mehrere Lichtleiterkabel verwenden,
zugenommen.
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Es
war seit langem erwünscht,
die Anzahl der Fasern, die entfernbar in einem gegebenen Raum angeschlossen
werden können,
zu erhöhen. Bis
vor kurzem waren optische Anschlüsse
auf Einzel- oder Duplexformate beschränkt, die Industriestandard-Konnektoren
wie etwa SC, ST, LC und dergleichen benutzen. Diese Lösungen sind
einseitigen elektrischen Kabelabschlüssen, wie sie vor der Erfindung
elektrischer Bandkabel und massenabschließbarer IDC-Konnektoren vorherrschend
waren, ähnlich.
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Faseroptische
Abschlüsse
entwickeln sich gegenwärtig
von Einzelabschlüssen
zu Massenabschlüssen.
Innerhalb der letzten paar Jahre wurden als Band ausgeführte Mehrfaserkabel
entwickelt. In Verbindung mit diesen Kabelentwicklungsanstrengungen
wurden auch Mehrfaseranbringungsklemmhülsen entwickelt.
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Die
Gestaltung traditioneller elektronischer Gehäuse wird nun benutzt, um optische
und opto-elektronische Vorrichtungen unterzubringen. Bei herkömmlichen
Gehäusegestaltungen
weist das Gehäuse
einen Kasten mit mehreren inneren Schlitzen oder Einschüben auf,
die sich im Allgemeinen parallel zueinander befinden. Komponenten
sind auf als Schaltkreisplatten oder Tochterkarten bezeichneten flachen
Substraten angebracht, die dazu gestaltet sind, in die Schlitze
oder Einschübe
im Gehäuse
zu gleiten.
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Wie
bei elektrischen Kabeln besteht die Notwendigkeit, ein Mittel bereitzustellen,
um zu gestatten, dass die Fasersignale durch die Rückwandplatte von
elektronischen Gehäusen
geführt
werden. Eine Rückwandplatte
leitet ihren Namen von der hinteren (distalen) Ebene in einem Parallelflächner-Gehäuse ab und
liegt im Allgemeinen rechtwinkelig zu den Plattenkarten. Der Ausdruck „Rückwandplatte" bezieht sich bei
der vorliegenden Erfindung auf eine Anschlussfläche, an der eine Vielzahl von
Anschlüssen hergestellt
werden kann, wie etwa mit einem gemeinsamen Bus oder anderen externen
Vorrichtungen. Zu Erklärungszwecken
ist eine Rückwandplatte
als eine vordere oder Innenfläche
und eine hintere oder Außenfläche aufweisend
beschrieben.
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Ein
Beispiel für
eine Rückwandplatten-Anschlussfähigkeitsanwendung
ist der Anschluss einer Telefonvermittlungseinrichtung. Bei dieser
Anwendung werden Karten, die optische und elektronische Telekommunikationskomponenten
aufweisen, in Gehäuse
geschoben. Es besteht die Notwendigkeit, sowohl von der Vorderseite
als auch von der Rückseite der
Rückwandplatte über einen
entfernbaren Faserabschluss zu verfügen. Darüber hinaus muss das Koppeln
und Entkoppeln der optischen Anschlüsse in der Karte als eine Funktion
des Einsetzens und Entfernens einer optischen Treiberkarte aus einem
mit der Rückwandplatte
gekoppelten Einschub in einer Blindanschlussweise abgeschlossen
werden.
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Um
die passende Übertragung
von Lichtsignalen aufrechtzuerhalten, müssen optische Faserenden sorgfältig entlang
aller drei Bewegungsachsen (x, y und z) wie auch winkelig ausgerichtet
werden. Mit der Zunahme der Anzahl der auszurichtenden Lichtleitfasern
nehmen die Herausforderungen für die
Ausrichtung geometrisch zu und die Toleranzen geometrisch ab. Es
wurde festgestellt, dass der blinde Anschluss einer auf einer Karte
angebrachten Komponente an einen Rückwandplattenkonnektor im Hinblick
auf Fragen der Ausrichtung und der Anschlusskraft entlang der Anschlussachse
besondere Herausforderungen schafft.
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Für die Zwecke
der vorliegenden Beschreibung wird die Anschlussachse als die Längsachse oder
x-Achse bezeichnet und durch die Längsausrichtung der Lichtleitfasern
am Anschlusspunkt definiert. Im Allgemeinen ist die Längsachse
in Rückwandplattenanwendungen
mit der Bewegungsachse der Karten und der Anschlussachse der Lichtleitfasern
in und aus den Gehäusen
kolinear. Die seitliche oder y-Achse ist durch die Rechtwinkelige
zur x-Achse und
die flache Fläche
der Karte definiert. Schließlich
ist die Quer- oder z-Achse durch die Senkrechte zur x-Achse und
die Rückwandplatte
definiert. Die winkelige Ausrichtung ist als die winkelige Ausrichtung
der Karte in Bezug auf die x-Achse definiert.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
erzielt die Bewegung des Schiebens der Karte in einen Aufnahmeschlitz
gleichzeitig den optischen Anschluss. Die Strecke des „optischen
Zwischenraums" entlang der
Längsachse
zwischen den Lichtleitfaserenden und den angeschlossenen optischen
Komponenten ist eine wichtige Überlegung.
Ein großer
Zwischenraum wird einen wirksamen Anschluss verhindern und dadurch
den Verlust der optischen Signale verursachten. Andererseits kann
ein übermäßiger Druck auf
die Anschlussflächen
wie etwa der durch das „Hineinzwängen" einer Karte verursachte
zu einer Beschädigung
der zerbrechlichen Lichtleitfaserenden und der Anschlusskomponenten
führen.
Traditionell liegen Toleranzen für
den optischen Zwischenraum in der Größenordnung von weniger als
einem Mikron.
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Gegenwärtige Konnektoraufbauten
weisen vorwärts
vorgespannte federangebrachte Klemmhülsen auf. Diese Vorspannungsfedern
weisen einen doppelten Zweck auf, einen, um ein begrenztes Ausmaß einer übermäßigen Vorwärtsbewegung
der Klemmhülsen
während
des Anschlusses zu absorbieren, und einen zweiten, um eine vorbestimmte
Federvorspannungskraft bereitzustellen und dadurch die Klemmhülsen dicht
aneinander zu drängen,
wenn sich die Klemmhülsen
in ihrer zusammengepassten Stellung befinden. Ein derartiger Konnektor
ist z. B. in
EP-0 485
196 A2 beschrieben.
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Ein
zusätzlicher
Gegenstand von Belang ist der Kartenzwischenraum, besonders, wenn
Rückwandplattenkonnektorsysteme
betroffen sind. Der Kartenzwischenraum ist als der Raum definiert,
der zwischen der hinteren Kante einer Schaltkreiskarte und der inneren
oder Vorderfläche
der Rückwandplatte
verbleibt. Im Allgemeinen finden es Gestalter und Benutzer von Rückwandplattenkonnektorsystemen
außerordentlich
schwierig, die Position einer Schaltkreiskarte innerhalb des Präzisionsbereichs, der
für optische
Anschlüsse
erforderlich ist, zu steuern. Der Kartenzwischenraum, anderweitig
als Karteneinsatzabstand definiert, unterliegt einer Vielzahl von
Variablen. Unter diesen Variablen befinden sich die Kartenlänge, die
Komponentenposition auf der Fläche
der Karte, Kartenverriegelungstoleranzen, und die Komponentenposition
auf der Rückwandplatte.
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Ein Übereinsetzen
einer Schaltkreiskarte in Bezug auf die Innenfläche einer Rückwandplatte bietet einen gesonderten
Satz von Bedingungen, wobei die Komponenten des Rückwandplattenkonnektors einer übermäßigen pressenden
Belastung ausgesetzt sind, wenn sie in einem angeschlossenen Zustand
fixiert sind. In bestimmten Fällen
kann diese zusammenpressende Belastung genügen, um eine physische Beschädigung an
den Komponenten des Konnektors und den darin enthaltenen Lichtleitfasern zu
verursachen.
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Eine
andere Überlegung
ist die radiale Fehlausrichtung der Karte. Wenn eine Bedienungsperson
eine Karte in einen Schlitz einsetzt, ist es häufig schwierig, den Kartenrand
perfekt parallel mit der seitlichen Achse der Rückwandplatte ausgerichtet zu behalten. 1 veranschaulicht
eine winkelig fehlausgerichtete Karte 10 mit einem Konnektor 12,
der sich an einen Rückwandplattenkonnektor 14 anschließt. Die
Karte ist im Übrigen
richtig entlang der y- und z-Achse ausgerichtet. Am Kontaktpunkt
zwischen den Konnektoren 12 und 14 verhindert
die winkelige Fehlausrichtung die richtige Zwischenraumbeabstandung
zwischen den Lichtleitfasern 16 und verursacht einen unangemessenen
Druck auf ein Ende des Konnektors und die jeweiligen Lichtleitfaser-Endflächen.
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Es
besteht weiterhin der Bedarf an einem Konnektorsystem, das eine
Komponentenbeschädigung
durch eine übermäßige Kraft
durch die Bedienungsperson verhindert, eine Kartenfehlausrichtung in
der Längsrichtung
ausgleicht, und doch eine genaue Steuerung der Strecke des optischen
Zwischenraums und der Anschlusskraft bereitstellt.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Das
Problem wird durch die vorliegende Erfindung nach den Merkmalen
von Anspruch 1 gelöst.
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Das
faseroptische Konnektorsystem der vorliegenden Erfindung ist dazu
gestaltet, mindestens ein Lichtleiterkabel, das in der Nähe des Rands
eines flache Substrats, z. B. einer Karte, angebracht ist, durch
eine Rückwandplatte
anzuschließen.
Jedes Lichtleiterkabel weist mehrere Lichtleitfasern und eine Endklemmhülse auf,
wobei die Längsausrichtung
der Lichtleitfasern in der Endklemmhülse eine Längsachse und eine Vorwärtsrichtung
zur Rückwandplatte
definiert. Jedes Lichtlei terkabel endet mit einer Klemmhülse mit
einem ersten Längsbewegungsbereich
x1 in Bezug auf ein Halteelement und einem
Klemmhülsenfederelement
mit einer Längsklemmhülsenfederkraft
fn.
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Das
optische Konnektorsystem weist einen Kartengehäuseaufbau und einen Rückwandplattengehäuseaufbau
auf. Der Kartengehäuseaufbau
ist am flachen Substrat oder der Karte angebracht und weist mindestens
einen Klemmhülsenaufnahmeraum zur
Aufnahme der Lichtleitfaserklemmhülse auf. Der Kartengehäuseaufbau
weist eine Kartengehäusefeder
auf. Der Kartengehäuseaufbau
weist einen zweiten Längsbewegungsbereich
x2 in Bezug auf die Karte auf. Das optische
Konnektorsystem weist ferner eine Gehäuseaufbaufeder auf, die den
Gehäuseaufbau
und das flache Substrat oder die Karte verbindet. Nach der Erfindung
steuert die Kartengehäuseaufbaufeder
die Bewegung des Kartengehäuseaufbaus entlang
des zweiten Längsbewegungsbereichs
x2. Die Kartenfeder weist eine längsgerichtete
Federkraft h auf, die größer als
die Summe der Klemmhülsenfederkräfte fn der Klemmhülsenfederelemente (178)
des mindestens einen Lichtleiterkabels (174) ist, das heißt, die
Federkraft der Kartenfeder kann der entgegengesetzten Federkraft
aller Klemmhülsenfedern
entgegenwirken. Es sollte sich verstehen, dass die Klemmhülsenfeder
ein oder mehr einzelne Federelemente aufweisen kann. In einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung weist die Kartenfeder zwei oder mehr Federn
auf, die die Bewegung des Gehäuseaufbaus
entlang des zweiten Längsbewegungsbereichs
x2 steuern. Die Federn sind seitlich voneinander
beabstandet, um eine unabhängige Kartenaufhängung zu
schaffen, die eine winkelige Fehlausrichtung entlang der x-y-Ebene
ausgleicht.
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Das
Rückwandplattenelement
weist eine erste Fläche
und eine zweite Fläche
auf. Das Rückwandplattengehäuse weist
mindestens einen längsgerichteten
Aufnahmeraum auf, der einem entsprechenden Raum im Kartengehäuseauf bau
entspricht. Der Aufnahmeraum weist eine vordere Öffnung entlang der ersten Fläche des
Rückwandplattenelements
und eine hintere Öffnung
entlang der zweiten Fläche
des Rückwandplattenelements
auf. Eine vordere Tür
deckt die vordere Tür
ab, und eine hintere Tür
deckt die hintere Öffnung
ab. In einer bestimmten Ausführungsform
sind die Türen
Federelemente, die aus einem biegsamen leitfähigen Material hergestellt sind
und in eine geschlossene Stellung vorgespannt sind. Um einen EMI-Schutz
bereitzustellen, können die
Türen elektrisch
an die Erde angeschlossen sein. In einer anderen bestimmten Ausführungsform
weist das Rückwandplattengehäuse zwei
Elemente auf, wobei sich eines mit der ersten Seite der Rückwandplatte
koppelt und das zweite mit der zweiten Seite der Rückwandplatte
koppelt. Um einen EMI-Schutz bereitzustellen, kann eines der Elemente
ein elektrisch leitfähiges
Material beinhalten, das elektrisch an die Erde angeschlossen ist.
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Das
Verbindungssystem kann auch ein oder mehrere optische Kabel einschließlich eines
Biegeradiussteuerelements zum Steuern des Biegeradius eines Lichtleiterkabels
aufweisen. Das Biegeradiussteuerelement weist eine verformungsbeständige aufgeschrumpfte äußere Ummantelung
auf, die um das Lichtleiterkabel gewickelt ist, wobei die aufgeschrumpfte äußere Ummantelung
eine gewünschte Biegeradiuskrümmung aufweist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine seitliche Aufrissansicht einer winkelig fehlausgerichteten
Karte und eines Rückwandplattenkonnektors.
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2 ist
eine isometrische geschnittene Ansicht einer ersten Ausführungsform
eines Konnektorsystems nach der vorliegenden Erfindung in einer Stellung,
in der eine Karte gekoppelt ist.
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3 ist
eine isometrische Ansicht des in 2 veranschaulichten
Konnektorsystems in einer Stellung, in der eine Karte entkoppelt
ist.
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4 ist
eine auseinandergezogene isometrische Ansicht des in 2 veranschaulichten
Konnektorsystems.
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5 ist
eine isometrische geschnittene Ansicht des Rückwandplattengehäuseaufbaus
des in 2 veranschaulichten Konnektorsystems.
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6 ist
eine isometrische Ansicht des Kartengehäuseaufbaus des in 2 veranschaulichten Konnektorsystems.
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7 ist
eine isometrische Ansicht der zur Karte gerichteten Fläche des
Gehäuseaufbaus
des in 2 veranschaulichten Konnektorsystems.
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8 ist
eine seitliche Aufrissansicht eines Rückwandplattenkonnektorsystems,
wobei die Konnektorkomponenten entlang der Anschlussachse ausgerichtet
sind, obwohl die Schaltkreiskarte in Bezug auf diese Anschlussachse
abgewinkelt ist.
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9 ist
eine isometrische Ansicht des Steckerabschnitts des in 4 veranschaulichten
Anschlusssystems.
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10 ist
eine isometrische auseinandergezogene Ansicht des in 4 veranschaulichten
Steckers, die den Stecker mit Ausnahme der Anbringung der Abdeckung
vollständig
zusammengesetzt zeigt.
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11 ist
eine isometrische Ansicht des in 4 veranschaulichten
Steckers mit angebrachter Abdeckung.
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12 ist
eine isometrische Ansicht des in 4 veranschaulichten
Steckers im vollständig
zusammengesetzten Zustand.
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13 ist
eine isometrische Ansicht des in 11 veranschaulichten
Steckeraufbaus, der um eine Formungshalterung geschlungen ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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2 und 3 veranschaulichen
eine Ausführungsform
eines optischen Verbindungssystems 100 nach der vorliegenden
Erfindung. Das optische Verbindungssystem 100 koppelt eine
Schaltkreiskarte oder eine Tochterkarte 102 mit und durch eine
Rückwandplatte 104.
Die Karte 102 ist ein flaches Substrat wie etwa eine Schaltkreiskarte
oder eine Tochterplatte, die optische, opto-elektronische und elektronische Komponenten
aufweisen kann. Die Karte 102 kann gleitbar in einen Schlitz
eingesetzt werden, der durch Kartenführungen 106 definiert
ist. Die Rückwandplatte 104 weist
eine Durchgangsöffnung 108,
eine erste Innenfläche 110 und eine
zweite Außenfläche 112 auf.
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Das
optische Verbindungssystem 100 weist ein Rückwandplattengehäuse 120 auf,
das in der Öffnung 108 angeordnet
ist. Das Rückwandplattengehäuse 120 weist
in der vorliegenden Ausführungsform
einen ersten Abschnitt 122 und einen zweiten Abschnitt 124 auf.
Der erste Abschnitt 122 weist vorspringende Positioniermerkmale 126 auf,
die mit entsprechenden Aufnahmemerkmalen (nicht gezeigt) an einer
hinteren Fläche
des zweiten Abschnitts 124 eingreifen. Die Positioniermerkmale
helfen, beim Zusammenbau eine genaue Ausrichtung zwischen den Rückwandplattengehäuseabschnitten 122 und 124 sicherzustellen.
Es sollte sich verstehen, dass die Gehäuseabschnitte 122 und 124 in
alternativen Ausführungsformen
nicht getrennt sein müssen
und als ein Stück
geformt sein könnten.
Das Aufteilen der Gehäuseabschnitte 122 und 124 kann
jedoch mehr Freiheit bei der Formkerngestaltung gestatten.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
befestigen Befestigungsmittel 128 den Rückwandplattengehäuseaufbau 120 an
der Rückwandplatte 104.
Die Befestigungsmittel 128 beinhalten Gewindemetalleinsätze, die
durch passende Bohrungen 130 im ersten und zweiten Abschnitt 122 und 124 des
Rückwandplattengehäuses 120 eingesetzt
sind. Fachleute werden leicht verstehen, dass in Verbindung mit den
Befestigungsmitteln 128 Befestigungsschrauben verwendet
werden, und dass eine Vielfalt von Befestigungsmechanismen, Klebstoffen,
Einpresspassungen und andere Vorrichtungen, die in der Technik bekannt
sind, verwendet werden können,
um den Rückwandplattengehäuseaufbau 120 auszurichten
und zu befestigen.
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Der
Rückwandplattengehäuseaufbau 120 definiert
eine Anordnung von vier Aufnahmeräumen 132. Alternative
Ausführungsformen
können
einen einzelnen Aufnahmeraum oder jede beliebige andere erforderliche
Anzahl von Räumen
aufweisen, um verschiedenste Lichtleiterkabelanschlüsse unterzubringen.
Jeder der Räume 132 weist
eine vordere Öffnung 134 und
eine hintere Öffnung 136 auf.
Zum Zweck der Beschreibung der vorliegenden Erfindung sind die Ausdrücke „hinten", „vorne", „vorwärts" oder „rückwärts" lediglich erläuternd,
um bei der Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen in Bezug auf die
Zeichnungen zu helfen. Die Faltvordertüren 138 sind angekoppelt,
um die vordere Öffnung 134 zu
verschliessen, und hintere Türen 140 sind
angekoppelt, um die hinteren Öffnungen 136 zu
verschließen.
Die vordere und die hintere Tür 138 und 140 in der
vorliegenden Ausführungsform
weisen flache Federmetallelemente auf, die schwenkbar an die vordere
und die hintere Öffnung 134 und 136 gekoppelt sind.
Die Türen 138 und 140 sind
dazu gestaltet, sich flach abwärts
zu falten, wenn ein Stecker in die Öffnung des Aufnahmeraums 132 eingesetzt
wird. In der vorliegenden Ausführungsform
weist der Rückwandplattengehäuseaufbau 120 geformte
Kunst stoffstücke
aus einem dielektrischen Material auf, das die strukturelle Stärke und
die Abmessungsstabilität zeigt,
die nötig
sind, um die Steuerung der Position der Lichtleitfaser zu bewahren.
Derartige Materialien beinhalten, jedoch ohne Beschränkung darauf,
thermoplastische spritzgießbare
Polymere, die mit Verstärkungsmitteln
gefüllt
oder ungefüllt
sind, und spritzpressbare Polymere wie etwa Epoxid. Die Türen 138 und 140 bestehen
aus einem leitfähigen
Metallmaterial wie etwa gehärtetem
Edelstahl, Beryllium/Kupfer-Legierungen oder anderen Materialien, und
sind angekoppelt, um einen erdenden elektrischen Pfad bereitzustellen.
Die Türen 138 und 140 bieten
drei Funktionen:
- 1) Bereitstellen einer physischen
Sperre, um den Eintritt von Umgebungsverschmutzungen in das zusammengesetzte
Konnektorgehäuse
zu beschränken;
- 2) Absorbieren und Leiten von elektrischen und magnetischen
Interferenzen, die andernfalls durch die Räume 132 durch die
Rückwandplatte 104 austreten
könnten,
zur Erde; und
- 3) Bereitstellen einer Sicherheit für die Augen vor ausgestrahlten
Lichtsignalen von beiden Enden der Rückwandplatte.
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Der
Rückwandplattengehäuseaufbau 120 kann
sich verbindende Merkmale aufweisen, die gewöhnlichen Steckern oder Klemmhülsen entsprechen.
Die Doppeltürgestaltung
gestattet die Abdichtung des optischen Anschlusses ohne die Notwendigkeit,
an jedem Konnektor besondere gegatterte Abschlüsse aufzunehmen. Die Doppeltüranordnung gestattet
auch, dass mindestens eine Tür
geschlossen ist, wann immer ein Aufnahmeraum nicht sowohl von einem
vorderen als auch von einem hinteren Stecker ausgefüllt ist.
Schließlich
gestattet die Verwendung von leitfähigen Metalltüren, die
in einem leitfähigen
Gehäuseaufbau 24 gehalten
werden, die Einkapselung und Erdung von EMI-Komponenten unter Verwendung
einer verhältnismäßig einfachen
und eleganten Gestaltung. In Ausführungsformen, in denen keiner
der obigen Punkte für
den Benutzer von Belang ist, kann die Verwendung von Türen optional sein,
ohne das Leistungsverhalten und die Funktion des Rückwandplattengehäuseaufbaus 120 zu
beeinflussen.
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Ein
anderes nützliches
Merkmal des Gehäuseaufbaus 120 ist
die Verwendung von Seitenverriegelungsaufnahmemerkmalen 142.
Während
herkömmliche
Steckerhaltemerkmale, wie jene in einem herkömmlichen Telefonstecker, auf
einem Konnektorstecker und einem Aufnahmegehäuse angeordnet sind, wurde
herausgefunden, dass eine derartige Anordnung unnötigerweise
die Stapelung von Bandflachlichtleiterkabeln beeinträchtigte.
Die vorliegende Erfindung begegnet diesem Problem, indem sie die Verriegelungsaufnahmemerkmale
entlang der gleichen Ebene anordnet, die durch die Lichtleitfaseranordnung
in einem Lichtleiterbandkabel definiert wird. Dies gestattet eine
senkrechte Stapelung einer Anzahl von flachen Bandkabeln in einem
verringerten Raum.
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Das
vordere Ende des Rückwandplattengehäuseaufbaus 120 verbindet
sich mit einem Plattengehäuseaufbau 150,
wenn die Karte 102 in die Führungsschlitze 106 geschoben
ist. Der Plattengehäuseaufbau
weist ein Gehäuseelement 152 auf,
das hohle Vorsprünge 154 aufweist,
die so in der Größe geformt
sind, dass sie vorderen Öffnungen 134 des Rückwandplattengehäuseaufbaus 120 entsprechen und
in diese passen. Der Plattengehäuseaufbau 150 weist
Plattenanbringungsmerkmale 156 auf, die ein mit einem Widerhaken
versehenes Ende 158 aufweisen. Die Plattenanbringungsmerkmale 156 sind
dazu gestaltet, durch einen Aufnahmeschlitz 160 im flachen
Substrat 102 aufgenommen zu werden. Während die Plattenanbringungsmerkmale 156 den
Plattengehäuseaufbau
in der Quer- und in der seitlichen Richtung an der Platte befestigen,
ist entlang der Längsachse
ein Bereich an Bewegungsfreiheit gestattet. Bei der vorliegenden
Erfindung überschreitet die
Länge des
Schlitzes 160 die Breite des Ausrichtungsmerkmals 156.
Fachleute werden leicht zusätzliche
Verfahren zur Anbringung des Plattengehäuseaufbaus 150 am
flachen Substrat 102 erkennen, während eine Bewegungsfreiheit
in der x-Richtung gestattet wird. Alternative Ausführungsformen
können
Anbringungsmittel wie etwa mechanische Befestigungsmittel, Federbügel oder
dergleichen beinhalten.
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Die
Vorsprünge 154 in
der vorliegenden Ausführungsform
sind hohl und rechteckig geformt und enden in einer pyramidenstumpfförmigen Führung 162.
Die pyramidenförmige
Führung 162 gestattet den
Ausgleich gewisser Anschlussfehlausrichtungen, indem sie die Plattengehäuseaufbauvorsprünge 154 in
die Aufnahmeräume 132 des
Rückwandplattengehäuseaufbaus
lenkt. Darüber
hinaus sind die Vorsprünge 154 so
geformt, dass sie eine Ausrichtung in Bezug auf die Innenwände der
Aufnahmeräume 132 bereitstellen.
Die Vorsprünge 154 stellen auch
einen automatischen Druck zum Öffnen
der vorderen Türen 138 während des
Anschlusses bereit. Die Innenwände
des Vorsprungs 154 definieren einen abgestuften Raum 164,
der der faseroptischen Klemmhülse 170,
die ins Innere des abgestuften Raums 164 gesetzt werden
soll, eine Führung
bereitstellt. Bei der vorliegenden Erfindung ist der abgestufte
Raum 164 so geformt, dass er eine Klemmhülse nach
dem Industriestandard wie etwa die optischen Klemmhülsen der
Ausführung
MT aufnimmt. Der abgestufte Raum 164 ist auf eine solche
Weise gestaltet, dass er eine vordere und eine hintere rechteckige Öffnung 166 bzw. 168 aufweist.
Die vordere Öffnung 166 ist
so in der Größe bemessen,
dass sie das Einsetzen der Klemmhülse 170 bis zu einem
inneren Flansch 172 gestattet. Ein typischer Konnektor der
Ausführung
MT weist eine Klemmhülse 170 auf, die
an einem Stamm von Lichtleitfasern 174 angebracht ist,
welche gleitfähig
mit einem Sperrkörperabschnitt 176 verbunden
sind. Die Klemmhülse 170 weist
einen begrenzten Bewegungsbereich x1 entlang
der Längsachse
auf. Dem Stamm von Lichtleitfasern 174 ist eine Bewegung
in Bezug auf den Sperrkörperabschnitt 176 gestattet.
Ein Federelement, das sich zwischen der Klemmhülse und dem Sperrkörperabschnitt
befindet, spannt die Klemmhülse
zu einem vorderen Ende des Bewegungsbereichs vorwärts vor.
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In
der vorliegenden Erfindung weist der Plattengehäuseaufbau 150 hintere Öffnungen 168 auf, die
dazu gestaltet sind, den MT-Konnektor einschließlich des Sperrkörperabschnitts 176 aufzunehmen.
Der Sperrkörperabschnitt 176 wird
am Flansch 173 zurückgehalten,
während
der Klemmhülse 170 gestattet
wird, sich ins Innere des Vorsprungs 154 bis zur und durch
die hintere Öffnung 168 zu
erstrecken. Das Sperrelement 176 ist auf eine solche Weise
gestaltet, dass die Feder 178 zwischen dem Sperrelement 176 und
der Klemmhülse 170 zusammengepresst
wird, während
das Element 176 in die Vorderseite des abgestuften Raums 164 eingesetzt
wird. Die Klemmhülse 170 wird
durch einen Flansch 180, der in der Klemmhülse 170 gebildet
ist, an einer freien Bewegung durch die hintere Öffnung 168 gehindert.
Der Flansch 170 ist so ausgebildet, dass er als ein Bewegungsanschlag
für die
Klemmhülse 170 wirkt,
wenn der Flansch 180 mit dem inneren Flansch 172 in
Eingriff gebracht wird. Das Sperrelement 176 ist mit einem
Verriegelungsmerkmal versehen, das mit der hinteren Öffnung 168 des
Plattengehäuseaufbaus 150 eingreift.
Vorzugsweise sind an beiden Seitenflächen des Gehäuseaufbaus 150 und
des Sperrelements 176 Verriegelungsmerkmale bereitgestellt.
Es kann in manchen Fällen
erwünscht
sein, das Verriegelungselement 176 vom Gehäuseaufbau
zu entfernen, und für
diese Situationen ist in der Seite des Gehäuses ein Lösemerkmal bereitgestellt. Dieses
Lösemerkmal
ist ausladend und kann schwenken, wodurch ein Auswärtsspringen
des Lösemerkmals
gestattet wird, um das entsprechende Verriegelungsmerkmal zu lösen.
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Die
Länge der
Bewegung der Karte 102 entlang der Kartenführungen 106 ist
so gewählt,
dass der Plattengehäu seaufbau 150 eine
Federkraft auf den Rückwandplattengehäuseaufbau 120 ausübt, wenn
er sich in der gekoppelten Stellung befindet. In einer bevorzugten
Ausführungsform
sollte die Größe des Kartenzwischenraums
größer als
0 und vorzugsweise größer als
die kombinierte Bewegung der federvorgespannten Klemmhülsen (typischerweise
1 bis 2 mm) in Bezug auf ihre jeweiligen Gehäuse sein.
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Der
Bewegungsbereich x2 des Plattengehäuseaufbaus 150 in
Bezug auf die Karte 102 ist ausreichend, um Toleranzfehler
im Bewegungsbereich der Karte 102 entlang der Kartenführungen 106 auszugleichen,
und um jegliche übermäßige Kraft,
die durch den Benutzer ausgeübt
wird, wenn die Karte eingeschoben wird, zu absorbieren, bevor die
Karte durch das Rückwandplattengehäuse 120 oder
durch die Anschlagmerkmale, falls vorhanden, in den Kartenführungen 106 angehalten
wird. Die vorliegende Erfindung begegnet Problemen einer Überkompression,
indem sie den angebrachten Konnektorkomponenten der Schaltkreiskarte
gestattet, sich relativ zu dieser Schaltkreiskarte zu bewegen. Demgemäß wird der
Plattengehäuseaufbau 150 in
der gekoppelten Stellung fest an der Rückseite des Rückwandgehäuseaufbaus 120 gehalten
und einer konstanten Federvorspannung, die durch den Federaufbau 184 bereitgestellt
wird, ausgesetzt. Der Vorteil der Bereitstellung der konstanten
Federvorspannung ist die Sicherstellung, dass ein enger Kontakt
zwischen den Gehäuseaufbauten 150 und 120 aufrechterhalten wird,
selbst wenn die Karte 102 während ihrer Tätigkeit
einer Bewegung ausgesetzt ist.
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5 veranschaulicht
eine ausführliche
geschnittene Ansicht eines Rückwandplattengehäuseaufbaus 120 mit
vorderen und hinteren Türen 138 und 140.
Die Türen 138 sind
so gestaltet, dass die pyramidenförmige Führung 162 der Vorsprünge 154 die
vordere Tür 138 zwingt,
sich abwärts
zu falten, wenn die Vorsprünge 154 des
Plattengehäuseaufbaus 150 in
die vordere Öffnung 134 eingesetzt
werden. In der gleichen Weise verursacht das Einsetzen des Steckers 190,
wenn ein Stecker 190 in die hintere Öffnung 136 eingesetzt
wird, dass sich die hintere Tür 140 abwärts faltet.
Die Türen 138 und 140 sind vorzugsweise
aus einem federartigen Material gebildet, das zahlreichen Zyklen
des Faltens in eine offene Stellung und dann der Rückkehr in
eine geschlossene Stellung, wenn der Stecker 190 oder der
Vorsprung 154 entfernt wird, widersteht. In Fällen, in
der EMI-Schutz von
Belang ist, können
die hinteren Türen 140 und
der erste Abschnitt 124 des Rückwandplattengehäuses aus
einem leitfähigen
Material wie etwa Metall aufgebaut werden. Wenn sie aus einem leitfähigen Material
bestehen, werden die hinteren Türen 140 und
der erste Abschnitt 124 den Großteil einer jeglichen EMI-Strahlung,
die andernfalls durch die Räume 132 entweichen
würde,
absorbieren. Der erste Abschnitt 124 wird dann elektrisch
mit einem Erdungsendmerkmal gekoppelt. In einer alternativen Ausführungsform
können
entweder die Türen 140 oder
der erste Abschnitt des Rückwandplattengehäuses 122 aus
einem dielektrischen Material aufgebaut werden, was nur ein leitfähiges Element
belässt.
Der verbleibende leitfähige
Abschnitt würde
dann mit der Erde gekoppelt werden.
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Durch
das Bereitstellen sowohl einer vorderen Tür 138 als auch einer
hinteren Tür 140,
die sowohl die vordere Öffnung 134 als
auch die hintere Öffnung 136 abdecken,
führt das
Entfernen entweder des Steckers 190 oder des Kartengehäuseaufbaus 150 zum
Schließen
einer der Türen,
wodurch jegliches mögliche
visuelle Sicherheitsrisiko verringert wird. Es sollte sich verstehen,
dass jeder Tür
gestattet ist, unabhängig
von den anderen zu arbeiten. Demgemäß bedeutet dies, dass die hinteren
Türen 140 der
verbleibenden Aufnahmeräume 132 geschlossen
bleiben werden, wenn nur ein Stecker 190 in die hintere Öffnung 136 eingesetzt
ist. Um den festen Sitz der Türen 138 und 140 in
den Öffnungen 134 und 136 noch
weiter sicherzustellen, können
an den Seitenwänden
der Aufnahmeräume 132 Rahmenmerkmale 144 gebildet
werden, die dem Seitenprofil entsprechen und die Seitenkanten der
Türen 138 und 140 überlappen.
Dies erzeugt ferner eine dichtere Abdichtung, um eine Verschmutzung
zu verhindern, EMI einzugrenzen und einen Lichtaustritt zu verhindern.
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6 und 7 veranschaulichen
die Positionierung von Federn 184, die in Federaufnahmeöffnungen 186 und
den Gehäuseaufbau 150 eingesetzt sind.
Die Federn 184 sind Drahtfedern mit einem Drahtdurchmesser,
der so in der Größe bemessen ist,
dass die Drahtfedern 184 eine leicht gepresste Passung
zwischen der Feder, den Plattenanbringungsmerkmalen 156 und
den aufnehmenden Plattenschlitzen 160 bereitstellen. Wenn
die Federn 184 in die Federaufnahmeöffnungen 186 eingesetzt
sind, werden die Kartenanbringungsmerkmale 156 an einem
Biegen gehindert, wodurch der Gehäuseaufbau 150 an die
Karte 102 gesperrt wird. Unter besonderer Bezugnahme auf 6 kann
man verstehen, wie die Schlitze 160 einen Durchgang durch
die Karte 102 für die
Plattenanbringungsmerkmale 156 bereitstellen. Das mit einem
Widerhaken versehene Ende 158 der Plattenanbringungsmerkmale 156 ist
dazu gestaltet, die Rückseite
der Karte 102 zu ergreifen, wodurch der Gehäuseaufbau 150 entlang
der Querachse an der Tochterkarte 102 befestigt wird. Die
Schlitze 160 sind so in der Größe bemessen, dass der Plattengehäuseaufbau 150 auf
der Längsachse
der Karte 102 einen Bewegungsbereich x2 entlang
der Längsachse aufweist.
Die Kombination aus der Vorwärtsvorspannung
des Federaufbaus 182 und der Bewegungsfreiheit x2 des Gehäuseaufbaus 150 gestattet,
unrichtige Toleranzen in der Ausrichtung der Karte 102 in
Bezug auf die Rückwandplatte 104 auszugleichen.
Die kombinierte Kraft der Federn 184 des Federaufbaus 182 ist
so gewählt,
dass sie größer als
die Gesamtsumme aller entgegenwirkenden Federkräfte wie jener der unabhängigen Federn 178 der
einzelnen Klemmhülsenaufbauten
ist. Andernfalls würde
die kombinierte Kraft der Federn 178 der Klemmhülsenaufbauten den
Gehäuseaufbau
rückwärts schieben,
wodurch die gewünschte
Kopplung zwischen dem Plattengehäuseaufbau 150 und
dem Rückwandplattengehäuseaufbau 120 verhindert
würde.
Doch da die Vorwärtsbewegung
des Plattengehäuseaufbaus 150 durch
den Flansch 151 beschränkt
werden wird, behalten die unabhängigen
Klemmhülsen
nach wie vor ihren Bewegungsbereich, wodurch an jedem einzelnen
optischen Kabelanschluss ein fester Sitz sichergestellt wird.
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Wie
in 6 und 7 veranschaulicht wird die Längsbewegung
des Plattengehäuseaufbaus 150 durch
einen Federaufbau 182 gesteuert. Der Ausdruck „Feder" bezieht sich auf
ein federndes oder elastisches Element wie etwa eine Spiralfeder,
einen vorspannenden Bügel,
ein elastisches Band, einen Pressschaum oder andere ähnliche
Vorrichtungen, die in der Technik bekannt sind. In der vorliegenden Ausführungsform
weist der Federaufbau 182 zwei Federbügel 184 auf, die seitlich
in Bezug zueinander beabstandet sind und sich im Allgemeinen an
den seitlichen Enden des Plattengehäuseaufbaus 150 befinden.
Der Federaufbau 182 dient drei Funktionen: (a) dem Ausüben einer
Vorwärtskraft
entlang der Längsachse
des Plattengehäuseaufbaus 150, wodurch
zwischen dem Plattengehäuseaufbau 150 und
der Platte 102, an der der Plattengehäuseaufbau 150 angebracht
ist, eine Federvorspannung erzeugt wird; und (b) dem Sperren der
Plattenverriegelungsmerkmale 156, wodurch verhindert wird,
dass der Plattengehäuseaufbau 150 versehentlich
von der Platte entfernt wird; und (c) dem Bereitstellen eines Ausgleichs
für eine
winkelige Fehlausrichtung der Karte.
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Der
Federaufbau 182 spannt den Plattengehäuseaufbau 150 vorzugsweise
zur vorderen oder Anschlusskante der Tochterkarte vor, so dass der Plattengehäuseaufbau 150 gezwungen
wird, sich gegen den Widerstand der Federn 184 zu bewegen, wenn
der Plattengehäuseaufbau 150 durch
eine Handlung, die zu jener der normalen Kraft der Federn 184 entgegengesetzt
ist, bewegt wird.
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Darüber hinaus
gestattet die Anordnung der beiden Federn 184 an seitlich
beabstandeten Stellen wie in 8 veranschaulicht
die Korrektur von winkeligen Fehlausrichtungen, wodurch der Druck
und eine mögliche
Beschädigung
an der Vorderkante des Rückwandplattengehäuseaufbaus 150 verringert wird
und eine winkelige Fehlausrichtung des Anschlusses ausgeglichen
wird.
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9 bis 11 veranschaulichen
den Steckeraufbau 190. Der Steckeraufbau 190 ist
dazu gestaltet, eine herkömmliche
Konnektorklemmhülse
der Ausführung
MT aufzunehmen und dem Rückwandplattengehäuseaufbau 120 entsprechende
Anschlussherstellungsmerkmale bereitzustellen. Fachleute werden
leicht verstehen, dass der Steckeraufbau so geformt werden kann,
dass er unterschiedliche Arten von Konnektoren aufnimmt. In alternativen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann der Rückwandplattengehäuseaufbau
so geformt sein, dass er herkömmlich
geformte Konnektoraufbauten direkt aufnimmt.
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Der
Steckeraufbau 190 besteht aus einem unteren Gehäuseelement 192 und
einer Gehäuseabdeckung 194.
Wie oben erklärt
weist ein Konnektoraufbau der Ausführung MT eine Klemmhülse 170 und
eine Klemmhülsenfeder 178 auf.
Der Konnektor der Ausführung
MT wird verwendet, um ein Mehrfaser-Bandkabel 196, das
von einer Schutzummantelung 198 umgeben ist, abzuschließen.
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Der
untere Gehäusebestandteil 192 weist eine
durch Flanschflächen 202 definierte
vordere Öffnung 200,
eine Aufnahmevertiefung 204 und eine Federrückhaltelippe 206 auf.
Die Klemmhülse 170 weist einen
vorderen Abschnitt 171 und einen Flansch 172 auf.
Der vordere Abschnitt 171 verläuft durch die Öffnung 200.
Doch die Öffnung 200 ist
so in der Größe bemessen,
dass der Flansch 172 zu groß ist, um durch die Öffnung 200 zu
verlaufen, und dass der Flansch an den Flanschflächen 202 ruht. Wenn das Ende 179 der
Klemmhülse 178 richtig
im unteren Gehäuse 192 positioniert
ist, ruht es in der Aufnahmevertiefung 204 und wird es
zwischen dem Flansch 172 und der Federrückhaltelippe 206 zusammengepresst,
wie in 10 ersichtlich ist. Das Zusammenpressen
der Klemmhülsenfeder 178 führt dazu,
dass eine Kraft auf den Flansch 172 und die Lippe 206 ausgeübt wird,
wodurch die Klemmhülse 170 durch die Öffnung 200 vorwärts vorgespannt
wird.
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11 veranschaulicht
die Gehäuseabdeckung 194 zur
Anbringung am unteren Gehäuse 192 angeordnet.
Diese Anbringung wird durch das Anordnen von Eingreifmerkmalen 208 der
Gehäuseabdeckung 194 in
einem Eingreifraum 210, der in den Seitenwänden des
unteren Gehäusebestandteils 192 vorhanden
ist, erleichtert. Wenn die Gehäuseabdeckung 194 in
einer Abwärtsrichtung
gedreht wird, werden die Eingreifmerkmale 208 im Eingreifraum 210 gefangen.
Mit dem Fortschritt der Drehung gelangen vorspringende Einschnappklinken 212 mit den
jeweiligen vertieften Klinkenaufnahmemerkmalen 214 in Eingriff,
wodurch der untere Gehäusebestandteil 192 und
die Gehäuseabdeckung 194 aneinander
gesperrt werden.
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Im
unteren Gehäusebestandteil 192 ist
eine Öffnung 216 bereitgestellt,
um einen Weg für
den Durchgang von Verstärkungselementen 218 bereitzustellen.
Die Verstärkungselemente 218 sind
im Allgemeinen in Lichtleiterkabeln vorhanden und sind typischerweise
an den Gehäusen
von faseroptischen Konnektoren angebracht, um eine axiale Belastung auf
die Lichtleitfasern des Kabels zu entlasten.
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Der
untere Gehäusebestandteil 192 weist auch
Räume 220 auf,
in die während
des Zusammenbauvorgangs Säulen 222 der
Gehäuseabdeckung 194 eingesetzt
werden, um eine seitliche Sperre und Ausrichtung der Gehäuseabdeckung 194 am unteren
Gehäusebestandteil 192 bereitzustellen.
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12 veranschaulicht
einen Steckeraufbau 190, der am Lichtleiterkabel 196 angebracht
ist, wobei ein Biegeradiussteuerelement 230 eingerichtet ist.
Das Biegeradiussteuerelement 230 besteht für die Zwecke
dieser Erläuterung
aus einem aufschrumpfbaren Schlauchelement, das über einem hinteren Gehäuseabschnitt 232 des
Steckeraufbaus 190, der Schutzummantelung 198 des
Kabels, und den Verstärkungselementen 218 des
Kabels angebracht wurde. Das Biegeradiussteuerelement 230 wird
erhitzt und in Position geschrumpft, wodurch das Kabel 196 am
Stecker 190 befestigt wird.
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13 zeigt
eine Kabelformungsvorrichtung 250, die eine an einer Basisplatte 254 befestigte senkrechte
Halterung 252 und einen oder mehr Formungsdorne 256,
die an der senkrechten Halterung 252 angebracht sind, aufweist.
Der Radius der Dorne 256 übersteigt den kritischen Biegeradius
für das Lichtleiterkabel 196.
Die Winkel der Dorne 256 in Bezug zueinander entsprechend
dem erwarteten oder gewünschten
Weg für
das Lichtleiterkabel 196.
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Um
das Biegeradiussteuermittel 230 anzuwenden, wird zuerst
ein aufschrumpfbares Schlauchelement oder eine aufschrumpfbare Ummantelung 262 über den
Steckeraufbau 190 und das Lichtleiterkabel 196 geschoben
oder gewickelt. Der Ausdruck „aufschrumpfbare
Ummantelung" oder „aufschrumpfbares
Schlauchelement" soll
Schlauchelemente, Ummantelungen, Bänder, Hüllen oder Überzüge beinhalten, die aufschrumpfbare
Materialien aufweisen, welche um den gewünschten Abschnitt des Lichtleiterkabels
gewickelt werden können.
Der Ausdruck „aufschrumpfbare
Ummantelung" bezieht
sich auf ein Material, das, wenn es erhitzt wird, zusammenfällt und
sich um das Lichtleiterkabel verdichtet und nach der Rückkehr zur
Umgebungstemperatur in dieser zusammengefallenen Form verbleibt,
wie etwa einen aufschrumpfbaren Kunststoff.
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Das
Kabel 196 und das aufschrumpfbare Schlauchelement 262 werden
um die Dorne 256 gewickelt. Die veranschaulichte Vorrichtung 250 erzeugt
eine Doppelbiegung, wobei das Kabel 196 nach unten und
links geformt wird, wodurch eine zusammengesetzte Biegung erzeugt
wird. Das aufschrumpfbare Schlauchelement wird dann auf eine Temperatur
erhitzt, die ausreicht, um zu verursachen, dass das Schlauchelement
schrumpft. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Wärmeaussetzung,
die nötig
ist, um das aufschrumpfbare Material zusammenfallen zu lassen, so
gewählt,
dass jegliche nachteiligen Auswirkungen auf das Lichtleiterkabel vermieden
werden, aber dass die Temperatur dennoch höher als der normale Betriebsbereich
für das Lichtleiterkabel
ist. Wärmequellen
können
Heißluftpistolen,
bestrahlende Wärmeelemente,
erhitzte Dorne oder andere geeignete Wärmequellen beinhalten. Die
Erhitzung kann vor der Anordnung des optischen Kabels 196 auf
den Dornen 256 oder danach erfolgen. Das aufschrumpfbare
Schlauchelement 262 und das Kabel 196 bleiben
um die Dorne 256 geschlungen, während dem Schlauchelement gestattet wird,
abzukühlen.
Sobald es abgekühlt
ist, wird das Kabel 196 die gewünschte Form und den gewünschten
Biegeradius annehmen. Die Steifheit des gebildeten Kabels kann durch
die Dicke und das Durometer des Materials, aus dem das aufschrumpfbare Schlauchelement
gebildet ist, gesteuert werden.
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In
bestimmten Fällen
kann es erwünscht sein,
die Innenfläche
des aufschrumpfbaren Schlauchelements mit einem wärmeaktivierten
Klebstoff zu überziehen,
der eine Bindung mit der Schutzummantelung des optischen Kabels 196 und
mit dem hinteren Gehäuseabschnitt 232 bildet.
Das Biegeradiussteuerelement kann auf jeden beliebigen Abschnitt des
Kabels angewendet werden, in dem eine Biegung erwartet oder erwünscht ist.
Feldanwendungen können
unter Verwendung eines aufwickelbaren Schrumpfmaterials und einer
tragbaren Wärmequelle wie
etwa einer Heißluftpistole
oder einer Lampe durchgeführt werden.
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Es
sollte bemerkt werden, dass diese Erfindung nicht auf die Verwendung
eines aufschrumpfbaren Schlauchelements beschränkt ist, um eine Belastungsentlastung
und eine Biegeradiussteuerung bereitzustellen; doch bietet die Verwendung
eines aufschrumpfbaren Schlauchelements eine billige Lösung für ein andernfalls
kostspieliges Problem.
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Fachleute
werden verstehen, dass die vorliegende Erfindung verwendet werden
kann, wenn eine Vielfalt von optischen Vorrichtungen und sogar nichtoptischen
Vorrichtungen, die eine genaue Ausrichtung erfordern, gekoppelt
wird.