Die Erfindung betrifft ein Spleißgerät mit einem Positionierungssystem sowie ein Positionierungsverfahren für ein Spleißgerät.

In einem Spleißgerät können Lichtwellenleiter wie zum Beispiel Glasfaserkabel gespleißt, also miteinander verbunden werden. Das Spleißgerät richtet die beiden Enden der zu spleißenden Glasfasern zueinander aus und verschmilzt sie thermisch, beispielsweise durch Verschweißen über einen Lichtbogen. Zum Ausrichten der Glasfasern zueinander können Faserhalter, die zur Aufnahme der Glasfasern vorgesehen sind, gegeneinander in Richtung einer Längsachse bewegt werden.

Für die Bewegung der Faserhalter in einer Grundplatte werden in herkömmlichen Spleißgeräten Positionierungssysteme eingesetzt, die eine Motoreinheit, ein Getriebe, eine Exzenterscheibe und einen mit dem Faserhalter verbundenen Stößel aufweisen. Eine Drehbewegung des Motors, die durch das Getriebe üblicherweise in eine langsamere Drehbewegung umgesetzt wird, führt zu einer Drehung der Exzenterscheibe. Durch die Drehung der Exzenterscheibe werden der Stößel und damit der Faserhalter bewegt.

Die Motorachse, das heißt, die Achse, um die die Drehbewegung erfolgt, ist dabei in der Regel im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung des Faserhalters, also der Längsachse, angeordnet.

Durch die Anordnung mit einer Exzenterscheibe in einem herkömmlichen Spleißgerät findet jedoch keine lineare Integration der Drehbewegung des Motors statt. Zudem ist das Positionierungssystem bei herkömmlichen Spleißgeräten oft mit großem Platzbedarf unterhalb der Grundplatte angeordnet. Weiterhin sind das notwendige Getriebe und die Exzenterscheibe mit Stößel aufwändig herzustellen und stellen einen erheblichen Kostenfaktor dar.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Spleißgerät bereitzustellen, bei dem eine Positionierung von Lichtleitfasern für einen Spleißvorgang aufwandsarm ermöglicht wird. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für eine aufwandsarme Positionierung von Lichtleitfasern für einen Spleißvorgang anzugeben.

Diese Aufgaben werden mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist ein Spleißgerät ein Positionierungssystem auf. Das Positionierungssystem umfasst einen ersten beweglichen Faserhalter, eine Motoreinheit, eine Gewindespindel, die durch die Motoreinheit angetrieben werden kann, eine Spindelmutter, die beweglich auf der Gewindespindel angeordnet ist, und eine Aufnahmeeinrichtung zur mechanischen Kopplung des ersten Faserhalters mit der Spindelmutter. Die Gewindespindel weist eine Längsachse auf.

Da für eine Bewegung des Faserhalters in dem Positionierungssystem lediglich eine Motoreinheit, eine Gewindespindel mit Spindelmutter und die Aufnahmeeinrichtung benötigt werden, lässt sich ein erfindungsgemäßes Spleißgerät aufwandsarm herstellen.

Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Bauelemente tragen gleiche Bezugszeichen.

Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spleißgeräts,

2A eine erste Ansicht eines beispielhaften Spleißgeräts gemäß der Erfindung,

2B eine zweite Ansicht eines beispielhaften Spleißgeräts gemäß der Erfindung,

3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spleißgeräts,

4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spleißgeräts,

5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spleißgeräts und

6 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spleißgeräts.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spleißgeräts. Dabei ist ein Faserhalter 2 beweglich in einer Grundplatte 1 angeordnet. Eine Motoreinheit 3, die fest mit der Grundplatte 1 verbunden ist, ist vorgesehen zum Antrieb einer Gewindespindel 4, die um ihre Längsachse LA drehbar ist. Eine Spindelmutter 5 ist beweglich auf die Gewindespindel 4 aufgesetzt. Über eine Aufnahmeeinrichtung 6 ist der Faserhalter 2 mechanisch mit der Spindelmutter 5 gekoppelt.

Die Gewindespindel 4 kann durch die Motoreinheit 3 angetrieben werden und dadurch um ihre Längsachse LA gedreht werden. Die Gewindespindel 4 weist in der Regel ein Außengewinde auf, während die Spindelmutter 5 ein zum Gewinde der Gewindespindel 4 passendes Innengewinde umfasst. Dadurch wird eine Drehbewegung der Gewindespindel 4 in eine Bewegung in Richtung der Längsachse LA umgesetzt. Es hängt dabei von der Drehrichtung der Gewindespindel 4 ab, ob die Spindelmutter 5 in positiver oder negativer Richtung der Längsachse, also weg vom Motor 3 oder hin zum Motor 3, bewegt wird.

Durch die mechanische Kopplung des Faserhalters 2 mit der Spindelmutter 5 wird der Faserhalter 2 in Abhängigkeit der Bewegung der Spindelmutter 5 ebenfalls in Richtung der Längsachse LA bewegt.

Der Faserhalter 2 ist vorgesehen zur Aufnahme von einer oder mehreren Lichtleitfasern, die für einen Spleißvorgang in Richtung der Längsachse LA ausgerichtet werden sollen. Die Lichtleitfasern sind aus Übersichtsgründen in dieser Darstellung nicht gezeigt. Die Aufnahmeeinrichtung 6 ist beispielsweise fest mit dem Faserhalter 2 verbunden. An der Spindelmutter 5, die sich auch bei einer Drehbewegung der Gewindespindel 4 selbst nicht dreht, erfolgt eine Kopplung der Aufnahmeeinrichtung 6, beispielsweise durch eine Vertiefung oder Aussparung 13 in der Spindelmutter 5, in der die Aufnahmeeinrichtung 6 eingerastet ist.

Eine Auslenkung der Spindelmutter 5 beziehungsweise des Faserhalters 2 ergibt sich aus einem Drehwinkel der Motoreinheit 3 beziehungsweise der Gewindespindel 4 und der Steigung des Gewindes der Gewindespindel 4. Beispielsweise weist die Gewindespindel 4 eine Steigung von 200 &mgr;m pro Umdrehung auf, das heißt bei einer vollen Umdrehung der Gewindespindel 4 wird die Spindelmutter 5 beziehungsweise der Faserhalter 2 um 200 &mgr;m in Richtung der Längsachse LA bewegt. Die Motoreinheit 3 kann einen Schrittmotor umfassen, bei dem das Drehen schrittweise um jeweils einen festen Winkel erfolgt. Übliche Drehwinkel für einen Schritt eines derartigen Schrittmotors bewegen sich im Bereich von 5° bis 6°. Dadurch ergibt sich eine entsprechende Auflösung für eine Bewegung des Faserhalters 2 in Richtung der Längsachse LA. Wenn ein herkömmlicher Gleichstrommotor oder eine ähnliche Antriebseinheit mit kontinuierlicher Drehbewegung eingesetzt wird, bestimmt sich der Drehwinkel und daraus folgend die Auslenkung in Richtung der Längsachse LA in Abhängigkeit der Dauer der Drehung der entsprechenden Antriebseinheit.

Da in dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf ein Getriebe verzichtet werden kann, ist ein entsprechendes Spleißgerät kostengünstig und aufwandsarm herzustellen. Durch die Gewindespindel 4 und die Spindelmutter 5 ergibt sich zudem eine lineare Abhängigkeit der Bewegung in Richtung der Längsachse LA von der Drehbewegung der Gewindespindel 4, die diese durch die Motoreinheit 3 erfährt.

Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Lösung mit Exzenterscheibe und Stößel kann bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel die Baugruppe zum Antrieb beziehungsweise der Bewegung des Faserhalters 2 kleiner und damit Platz sparender ausgeführt werden.

2A zeigt eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Spleißgeräts. Dabei sind in einer Grundplatte 1 ein erster beweglicher Faserhalter 2 und ein zweiter beweglicher Faserhalter 2a vorgesehen. Die Faserhalter dienen zur Aufnahme der Lichtleitfasern 21 und sind jeweils in Richtung der Längsachse LA beweglich. Weiterhin ist auf der Grundplatte 1 eine Keramikführung 20 sowie Elektrodenhalter 22 mit Elektroden 23 vorgesehen.

Die Faserhalter 2, 2a dienen zur Aufnahme und Ausrichtung der Lichtleitfasern 21 vor dem Verschweißen durch die Elektroden 23. Die Faserhalter 2, 2a können so ausgebildet sein, dass die Lichtleitfasern 21 mit einer leichten Neigung hin zur Mitte der Grundplatte 1 aufgenommen werden. Dadurch ergibt sich an den Lichtleitfasern 21 eine Vorspannung, die für einen sicheren Halt der Lichtleitfasern 21 in den Faserhaltern 2, 2a sorgt. Somit wird auch eine genaue Ausrichtung der Lichtleitfasern 21 zueinander entlang der Längsachse LA gewährleistet.

2B zeigt eine weitere Detailansicht des erfindungsgemäßen Spleißgeräts aus 2A, jedoch aus einem anderen Betrachtungswinkel. Für die Bewegung des ersten Faserhalters 2 ist eine Motoreinheit 3 vorgesehen, die über einen Winkel 14 fest mit der Grundplatte 1 verbunden ist. Durch die Motoreinheit 3 wird eine Drehbewegung der Gewindespindel 4 erzeugt. Die auf der Gewindespindel 4 angeordnete Spindelmutter 5 dient wiederum zum Umsetzen der Drehbewegung der Gewindespindel 4 in eine Längsbewegung entlang der Längsachse LA. Die Spindelmutter 5 ist über die Aufnahmeeinrichtung 6 mit dem ersten Faserhalter 2 mechanisch gekoppelt. Dabei umfasst die Aufnahmeeinrichtung 6 zwei Schenkel, die auf beiden Seiten der Spindelmutter 5 in jeweiligen Vertiefungen 13 eingerastet sind. Somit erfolgt durch die Aufnahmeeinrichtung 6 eine Bewegung des ersten beweglichen Faserhalters 2 in Richtung der Längsachse LA in Abhängigkeit der Bewegung der Spindelmutter 5.

Über eine Schenkelfeder 9 ist die Aufnahmeeinrichtung 6 mit der Grundplatte 1 verbunden. Durch die Vorspannung, die die Aufnahmeeinrichtung 6 durch die Schenkelfeder 9 erfährt, kann gewährleistet werden, dass eine Bewegung der Aufnahmeeinrichtung 6 beziehungsweise des Faserhalters 2 im Wesentlichen von der Bewegung der Spindelmutter 5 abhängt und beispielsweise von außen erzeugte Schwingungsbewegungen des Faserhalters 2 minimiert werden. Derartige Schwingungsbewegungen können beispielsweise durch einen Stoß gegen das Spleißgerät bewirkt werden.

Neben den Elementen für die Bewegung des ersten Faserhalters 2 sind auch Elemente für eine Bewegung des zweiten beweglichen Faserhalters 2a vorgesehen, sodass dieser in gleicher Weise wie der erste Faserhalter 2 zumindest in Richtung der Längsachse LA bewegbar ist. Dafür ist eine weitere Motoreinheit 3a, eine hier durch einen Winkel 14a verdeckte Gewindespindel 4a, eine Spindelmutter 5a sowie eine Aufnahmeeinrichtung 6a vorgesehen. Die weitere Aufnahmeeinrichtung 6a ist wiederum über eine Schenkelfeder 9a mit der Grundplatte verbunden.

Somit lassen sich der erste und der zweite Faserhalter 2, 2a unabhängig voneinander durch die entsprechenden Elemente unterhalb der Grundplatte 1 in Richtung der Längsachse LA bewegen.

Da die Motoreinheiten 3, 3a über die Winkel 14, 14a mit der Grundplatte 1 verbunden sind und durch die Ausrichtung der Gewindespindeln 4, 4a die Längsachse vorgegeben ist, stellt die Grundplatte ein Bezugssystem für Bewegungen der Faserhalter 2, 2a dar. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Ausrichtung der Lichtleitfasern 21 beispielsweise mit Hilfe eines Kamerasystems erfolgt, welches eine aktuelle Position der Lichtleitfasern erfasst.

Die Drehachse der zweiten Motoreinheit 3a beziehungsweise der zweiten Gewindespindel 4a kann auch von der Längsachse LA abweichen, sollte in diesem Fall jedoch zumindest weitestgehend parallel zur Längsachse LA verlaufen.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spleißgeräts. In dieser Darstellung ist eine Draufsicht auf die Motoreinheit 3, die Gewindespindel 4, die Spindelmutter 5 und die Aufnahmeeinrichtung 6 gezeigt, sodass der Betrachtungswinkel der Richtung der Längsachse entspricht, die aus dem Bild herausläuft.

Zusätzlich zu den bereits in 1 gezeigten Elementen ist eine Bewegungseinrichtung 7 vorgesehen. Dadurch lässt sich der Faserhalter 2 in einer Richtung bewegen, die in diesem Ausführungsbeispiel senkrecht zur Längsachse verläuft. Es können jedoch auch andere Bewegungsrichtungen vorgesehen werden. Sinnvollerweise weist die Richtung einen von Null verschiedenen Winkel zur Längsachse LA auf.

Beispielsweise umfasst die Bewegungseinrichtung 7 ein Piezoelement, welches einen Quarz umfasst. Dieses kann mit der Grundplatte 1 und dem Faserhalter 2 verbunden sein. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung an das Piezoelement dehnt sich dieses aus oder zieht sich zusammen, sodass eine Bewegung des Faserhalters 2 in der Richtung mit dem Winkel zur Längsachse LA erfolgt. Dabei können durch Piezoelemente Auslenkungen im Nanometer- bis Mikrometerbereich erreicht werden.

In einer anderen Ausführungsform kann die Bewegungseinrichtung 7 auch eine weitere Motoreinheit, eine weitere Gewindespindel und eine weitere Spindelmutter umfassen, die mechanisch mit dem ersten Faserhalter 2 gekoppelt ist. Da eine Auslenkung in einer Richtung, die einen Winkel zur Längsachse aufweist, in der Regel deutlich kleiner ist als die Auslenkung in Richtung der Längsachse, können die Elemente in der Bewegungseinrichtung 7 auch kleiner ausgeführt werden als die Elemente für die Bewegung in Richtung der Längsachse. Der Antrieb und die Bewegungssteuerung erfolgt jedoch nach dem gleichen Prinzip.

Zusätzlich zu der gezeigten Bewegungseinrichtung 7 kann auch noch eine weitere Bewegungseinrichtung vorgesehen werden, die den Faserhalter 2 in einer dritten Bewegungsrichtung bewegen kann. Beispielsweise weisen alle drei Bewegungsrichtungen einen rechten Winkel zueinander auf, sodass sie ein rechtwinkliges Koordinatensystem aufspannen. Das erfindungsgemäße Prinzip lässt sich jedoch auch anwenden, wenn die rechten Winkel nicht eingehalten werden.

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spleißgeräts. Dabei ist zwischen der Motoreinheit 3 und der Gewindespindel 4 ein Getriebe 8 vorgesehen. Durch das Getriebe 8 kann ein größerer Drehwinkel in der Motoreinheit 3 in einen kleineren Drehwinkel der Gewindespindel 4 umgesetzt werden. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn die Motoreinheit 3 eine schnelle Drehbewegung erzeugt und ohne das Getriebe 8 eine zu große Auslenkung in Richtung der Längsachse LA erfolgen würde. Ein Getriebe 8 kann aber beliebig eingesetzt werden, wenn eine Auflösung der Auslenkung in Richtung der Längsachse LA verfeinert werden soll. Ein Getriebe 8 lässt sich auch in Verbindung mit einem Schrittmotor einsetzen.

Die Anordnung mit Getriebe 8 kann auch für die Bewegung eines zweiten Faserhalters 2a, wie er beispielsweise in 2A und 2B gezeigt ist, verwendet werden. Ebenso kann es sinnvoll sein, ein Getriebe in einer in 3 gezeigten Bewegungseinrichtung 7 einzusetzen.

5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spleißgeräts. Zwischen dem ersten und dem zweiten Faserhalter 2, 2a ist eine Zugprüfungseinrichtung 10 vorgesehen. Die Zugprüfungseinrichtung 10 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Dehnungsmessstreifen 11 auf. Die Motoreinheiten 3, 3a sind aus Übersichtsgründen in dieser Abbildung nicht dargestellt.

Nach dem Verschweißen der Lichtleitfasern kann mit der gezeigten Anordnung eine Überprüfung einer entstandenen Schweißnaht durchgeführt werden. Beispielsweise wird eine Zugprüfung durchgeführt, bei der nach dem Schweißvorgang der erste Faserhalter 2 vom zweiten Faserhalter 2a weg bewegt wird. Durch den Dehnungsmessstreifen 11 kann somit eine Kraft ermittelt werden, die auf die Schweißnaht aufgrund des Zugs durch die Bewegung des ersten Faserhalters 2 wirkt. Der erste Faserhalter 2 wird beispielsweise solange beziehungsweise soweit bewegt, dass die gemessene Kraft einen bestimmten vorgegebenen Wert erreicht. Wenn die Schweißnaht der Lichtleitfasern der zugeführten Belastung standhält, kann von einer ausreichend starken Schweißverbindung ausgegangen werden. Wenn die Schweißnaht nicht ausreichend stark ist, wird die Verbindung der Lichtleitfasern in der Regel nicht halten.

Der Dehnungsmessstreifen 11 kann beispielsweise als Piezoelement ausgeführt, welches abhängig von der kraftmäßigen Belastung eine entsprechende elektrische Spannung abgibt. Die an der Schweißnaht anliegende Kraft kann beispielsweise durch den Spannungsunterschied am Piezoelement zum Zeitpunkt vor einem Beginn der Bewegung und einem Zeitpunkt nach dem Beginn der Bewegung für die Zugprüfung ermittelt werden. Die Zugprüfung wird also in Abhängigkeit wenigstens der Bewegung des ersten Faserhaltes 2 durchgeführt.

6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spleißgeräts mit einer Zugprüfungseinrichtung 10. Die Zugprüfungseinrichtung 10 umfasst dabei eine Feder 12, die sich durch eine Bewegung des Faserhalters 2 vorspannen lässt. Für die Zugprüfung wird die Feder 12 vor dem Verschweißen der Lichtleitfasern vorgespannt, wobei die Kraft, die auf die Feder 12 wirkt, der Kraft entspricht, die die spätere Spleißstelle aushalten soll. Der Wert der Kraft ergibt sich beispielsweise aus dem Weg, über den die Feder 12 vorgespannt wird.

Nach dem Verschweißen der Lichtleitfasern wird die Spindelmutter 5 durch eine Drehung der Gewindespindel 4 leicht zurückgefahren. Dadurch bewegt sich der Faserhalter 2 weg von der Spleißstelle, sodass die Kraft, mit der die Feder 12 vorgespannt wurde, auf die Spleißstelle wirkt. Wenn die Spleißstelle hält, kann die Zugprüfung wiederum als erfolgreich angesehen werden.

Die Aussparung 13 in der Spindelmutter 5 zur Aufnahme der Aufnahmeeinrichtung 6 ist üblicherweise so gestaltet, dass in Richtung der Längsachse etwas Luft beziehungsweise Spiel oder Toleranz zwischen der Aufnahmeeinrichtung 6 und der entsprechenden Aussparung 13 vorhanden ist. Durch das leichte Zurückfahren der Spindelmutter 5 kann die Anordnung freigefahren werden, sodass der Faserhalter 2 sich ohne Vorschub durch die Spindelmutter 5 bewegt. Somit kann die Kraft der Feder 12 auf die Schweißnaht wirken.

Für die Zugprüfung kann auch an einem zweiten Faserhalter 2a eine Feder vorgesehen werden, wobei sich für die Zugprüfung die Kräfte der Federn addieren und gemeinsam auf die Spleißstelle wirken. Die Feder kann also durch eine Bewegung wenigstens eines des ersten und zweiten Faserhalters 2, 2a vorgespannt werden.

Neben einer Ausrichtung der Fasern für einen Spleißvorgang und einer Zugprüfung kann die erfindungsgemäße Anordnung mit einem oder zwei Faserhaltern 2, 2a auch für andere Referenzfahrten verwendet werden. Ebenso lässt sich das erfindungsgemäße Prinzip der Verwendung einer Motoreinheit, einer Gewindespindel und einer Spindelmutter sowohl für einen als auch für zwei Faserhalter und für Bewegungen in einer, zwei oder drei Bewegungsrichtungen verwenden.

1

Grundplatte

2, 2a

Faserhalter

3, 3a

Motoreinheit

4, 4a

Gewindespindel

5, 5a

Spindelmutter

6, 6a

Aufnahmeeinrichtung

7

Bewegungseinrichtung

8

Getriebe

9, 9a

Schenkelfeder

10

Zugprüfungseinrichtung

11

Dehnungsmessstreifen

12

Feder

13

Vertiefung, Aussparung

14, 14a

Winkel

20

Keramikführung

21

Lichtleitfaser

22

Elektrodenhalter

23

Elektroden

LA

Längsachse