DE10021032C2

DE10021032C2 - Method and device for processing the end face of an elongated polymeric body

Info

Publication number: DE10021032C2
Application number: DE2000121032
Authority: DE
Inventors: Alexander Ankele; Jochen Krieger
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2000-05-02
Filing date: 2000-05-02
Publication date: 2002-08-08
Anticipated expiration: 2020-05-03
Also published as: DE10021032A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bearbeitung der Stirnfläche eines länglichen polymeren Körpers, bei dem die Stirnfläche kurzzeitig bis oberhalb der Schmelztempera tur thermisch aufgeheizt und eine glatte Oberfläche ei nes Formgebungskörpers auf die Stirnfläche aufgedrückt wird, um eine hohe Oberflächenqualität der Stirnfläche zu erreichen.The present invention relates to a method and a device for processing the end face an elongated polymeric body in which the End face briefly up to the melting temperature thermally heated and a smooth surface molded body pressed onto the end face is to ensure a high surface quality of the end face to reach.

Das Hauptanwendungsgebiet des Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung umfasst die Konfektionierung von Lichtwellenleitern aus transparenten Polymeren, die in der Signal- und Lichtübertragungstechnik zum Trans port der informationstragenden Lichtwelle eingesetzt werden. Derartige Lichtwellenleiter bestehen beispiels weise aus Polymetamethylacrylat, Polycarbonat oder Po lystrol. Diese Lichtwellenleiter werden in vielen Be reichen in konfektionierter Form benötigt, das heißt in definierten Längen mit einem entsprechenden als Steck verbinder ausgestaltetem Endstück. Als Beispielbranchen können hierbei die Automobil- und die Telekommunikati onsindustrie oder der Maschinen- und Anlagenbau genannt werden.The main field of application of the method and the associated device includes the assembly of optical fibers made of transparent polymers, the in signal and light transmission technology for trans port of the information-carrying light wave become. Such optical fibers exist, for example wise from polymetamethylacrylate, polycarbonate or Po lystrol. These optical fibers are used in many applications are required in ready-made form, that is in defined lengths with a corresponding as plug connector designed end piece. As example branches can the automotive and telecommunications onsindustrie or the mechanical and plant engineering called become.

Beim Einsatz dieser Lichtwellenleiter werden die Lichtwellen an den Stirnflächen der Lichtwellenleiter ein- bzw. ausgekoppelt und breiten sich innerhalb der Lichtwellenleiter durch Totalreflexion an der Mantelfläche aus. Die Oberflächenqualität der Stirnfläche der Lichtwellenleiter hat einen wesentlichen Einfluss auf die maximal ein- bzw. auskoppelbare Lichtleistung und somit auf die Übertragungseffizienz des Gesamtsystems. Aus dem Stand der Technik sind daher zahlreiche Verfah ren bekannt, mit denen die Oberflächenqualität der Stirnflächen von Lichtwellenleitern bei der Konfektio nierung verbessert werden kann.When using these optical fibers, the Light waves on the end faces of the optical fibers coupled in and out and spread within the Optical fiber through total reflection on the outer surface out. The surface quality of the face of the Optical fiber has a significant impact on the maximum light output that can be coupled in and out and thus on the transmission efficiency of the overall system. There are therefore numerous processes from the prior art ren known with which the surface quality of the Optical fiber end faces during confection nation can be improved.

State of the art

Die derzeit bekannten Verfahren zur Bearbeitung der Stirnflächen von polymeren Lichtwellenleitern sind allgemein durch einen geringen Automatisierungsgrad und technisch aufwendige bzw. Zeit- und kostenintensive Be arbeitungsverfahren zur Herstellung hoher Oberflächen qualitäten gekennzeichnet. Hierbei werden schneidende, spanende und thermische Verfahren zur Verbesserung der Oberflächenqualität eingesetzt.The currently known processing methods of the end faces of polymer optical fibers generally due to a low degree of automation and technically complex or time-consuming and costly Be Working process for the production of high surfaces qualities marked. Here, cutting, Cutting and thermal processes to improve the Surface quality used.

Sind nur geringe Oberflächenqualitäten der Stirn flächen erforderlich, so werden die polymeren Lichtwel lenleiter mit einer mechanischen Schneide einfach und schnell abgeschnitten. Die hierdurch erreichbare Ober flächenqualität genügt jedoch den Anforderungen für die überwiegende Anzahl von Anwendungsgebieten nicht. Bei steigenden mechanischen und/oder thermischen Anforde rungen an die Lichtwellenleiter kommen zur Bearbeitung der Stirnflächen spanende Verfahren wie Schleifen und evtl. Polieren zum Einsatz. Mit diesen Verfahren lassen sich sehr gute Oberflächenqualitäten erzielen. Aller dings ist der Bearbeitungsprozess aufwendig und sehr zeitintensiv, da die Bearbeitung in der Regel mehrstufig durchgeführt werden muss. Desweiteren müssen die Lichtwellenleiter bei der Anwendung spanender Bearbei tungsverfahren mit hochwertigen Steckverbindern aus Me tall versehen werden, die wiederum hohe Kosten verursa chen.Are only low surface qualities of the forehead areas are required, so the polymeric light wel simple and with a mechanical cutting edge cut off quickly. The hereby achievable However, surface quality meets the requirements for vast number of application areas not. at increasing mechanical and / or thermal requirements The optical fibers are processed machining processes such as grinding and possibly polishing for use. Leave with these procedures very good surface qualities are achieved. all However, the machining process is complex and very time-consuming, since processing is usually multi-stage must be carried out. Furthermore, the Optical fiber when using machining process with high quality connectors made of Me tall are provided, which in turn causes high costs chen.

Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Bearbeitung der Stirnflächen von Lichtwellenleitern ist das soge nannten Hot-Plate-Verfahren. Bei diesem Verfahren wird die Stirnfläche des Lichtwellenleiters mit dem Steck verbinder auf eine heiße, sehr glatte Metallplatte auf gedrückt. Die Temperatur der Metallplatte liegt hierbei etwas höher als die Erweichungs- oder Schmelztemperatur des Kunststoffmaterials des Lichtwellenleiters, so dass der Lichtwellenleiter an der Stirnfläche angeschmolzen und durch das Aufdrücken der Metallplatte eine glatte, sehr saubere Oberfläche erzeugt wird. Zur Aufnahme des geschmolzenen, verdrängten Materials ist eine spezielle Konstruktion des Steckverbinders mit einer konischen Phase an der Stirnfläche erforderlich, in die der über schüssige Kunststoff eingedrückt wird. Es lassen sich bei dieser Technik jedoch besonders kostengünstige, spritzgegossene Steckverbinder einsetzen. Ein Nachteil des Hot-Plate-Verfahrens besteht jedoch darin, dass für jede Stirnfläche eine Bearbeitungszeit von etwa 4 Se kunden erforderlich ist. Aus diesem Grund ist das Ver fahren für eine Automatisierung und somit für eine in dustrielle Massenproduktion konfektionierter Lichtwel lenleiter aus Zeit- und den daraus resultierenden Ko stengründen nicht geeignet. Ein weiteres Problem beim Einsatz des Hot-Plate-Verfahrens besteht in der nicht exakt kontrollierbaren Temperaturverteilung über die erhitzte Fläche der Metallplatte, die zu ungleichmäßigen Ergebnissen bei der Oberflächenbearbeitung führen kann.Another known processing method the end faces of optical fibers is the so-called called hot plate processes. With this procedure the end face of the optical fiber with the plug connector on a hot, very smooth metal plate pressed. The temperature of the metal plate is here slightly higher than the softening or melting temperature of the plastic material of the optical waveguide, so that the optical fiber is melted on the face and by pressing on the metal plate a smooth, very clean surface is generated. To accommodate the molten, displaced material is a special one Construction of the connector with a conical Phase required on the face in which the over plastic is pushed in. It can be with this technology, however, particularly inexpensive, Use injection molded connectors. A disadvantage of the hot plate process, however, is that for each face has a processing time of about 4 Se customer is required. For this reason, the ver drive for automation and thus for an in industrial mass production of ready-made lighting lenleiter from time and the resulting Ko reasons not suitable. Another problem with There is no use of the hot plate process exactly controllable temperature distribution over the heated surface of the metal plate leading to uneven Results in surface processing can.

Ein Überblick über die obigen Verfahren lässt sich dem Buch von A. Weinert; Kunststofflichtwellenleiter: Grundlagen, Komponenten, Installation; Hrsg. Siemens AG; Publicis-MCD-Verlag 1998; Kapitel 10, Seiten 109- 116 entnehmen.An overview of the above procedures can be found in the book by A. Weinert; Plastic fiber optics: basics, components, installation; Ed. Siemens AG; Publicis-MCD-Verlag 1998 ; See Chapter 10, pages 109-116.

Als weiteres thermisches Verfahren zur Verbesse rung der Oberflächenqualität wird derzeit die Stirnflä chenbearbeitung mit Laserquellen unter Laborbedingungen erprobt, bei dem die Lichtwellenleiter durch Einwirkung des Laserstrahle abgeschnitten werden. Marktfähige Vor richtungen unter Einsatz dieses Verfahrens sind jedoch bisher nicht bekannt. Bei dieser Technik wirken sich insbesondere die hohen Kosten für den Laser sowie die Einhaltung der Laserschutzbedingungen nachteilig aus, die einem Einsatz des Verfahrens im Feld erschweren.As another thermal process for improvement The surface quality is currently Chen processing with laser sources under laboratory conditions tested in which the optical fiber by action of the laser beam are cut off. Marketable before However, directions using this method are not yet known. This technique works especially the high cost of the laser and the Adherence to the laser protection conditions disadvantageously, which make it difficult to use the method in the field.

Die US 4,510,005 beschreibt ein Verfahren zur Be arbeitung der Stirnfläche eines Lichtwellenleiters, bei dem die Stirnfläche kurzzeitig bis oberhalb der Erwei chungstemperatur oder Schmelztemperatur thermisch auf geheizt und eine glatte Oberfläche eines Formgebungs körpers auf die Stirnfläche aufgedrückt wird. Die ther mische Aufheizung der Stirnfläche erfolgt bei diesem Verfahren durch Einwirken eines fokussierten Laser strahls, dessen Wellenlänge auf das Material des zu schmelzenden Körpers abgestimmt ist.US 4,510,005 describes a method for loading working the face of an optical fiber, at the end face briefly up to the Erwei temperature or melting temperature thermally heated and a smooth surface of a molding body is pressed onto the face. The ther The front surface is mixed with this Procedure by exposure to a focused laser beam, its wavelength towards the material of the melting body is matched.

Auch bei diesem Verfahren wirken sich insbesondere die hohen Kosten für den Laser sowie die notwendige Einhaltung der Laserschutzbedingungen nachteilig aus und erschweren insbesondere einen Einsatz des Verfah rens im Feld. Weiterhin erfordert dieses Verfahren die Auswahl eines Lasers geeigneter Wellenlänge, für die das Fasermaterial eine ausreichende Absorption auf weist.This method also has a particular effect the high cost of the laser and the necessary Adherence to the laser protection conditions disadvantageously and in particular make it difficult to use the process rens in the field. Furthermore, this method requires the Selection of a laser of suitable wavelength for which the fiber material has sufficient absorption has.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen die Stirnflächen länglicher polymerer Körper, insbesondere polymerer Lichtwellenleiter, schnell, ko stengünstig und mit sehr hoher Oberflächenqualität be arbeitet werden können. Das Verfahren und die Vorrich tung sollen insbesondere einerseits für die Integration in vollautomatisierte Konfektioniersysteme und anderer seits als teilautomatisiertes System für den Feldein satz geeignet sein.The object of the present invention is in specifying a method and an apparatus with which the end faces of elongated polymeric bodies, in particular polymer optical fiber, fast, knockout inexpensive and with very high surface quality can be worked. The procedure and the device on the one hand for integration in fully automated assembly systems and others partly as a semi-automated system for the field sentence.

Presentation of the invention

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren und der Vor richtung gemäß den Patentansprüchen 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.The task comes with the procedure and the pre direction according to claims 1 and 9 solved. Advantageous embodiments of the method and Device are the subject of the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Stirnfläche des länglichen polymeren Körpers kurzzeitig bis oberhalb der Erweichungstemperatur oder der Schmelztemperatur des Polymermaterials durch fokussier te Strahlung einer Glühlampe hoher Lichtausbeute ther misch aufgeheizt und durch Andrücken einer glatten Oberfläche eines Formgebungskörpers geglättet. Hierbei ist es selbstverständlich unerheblich, ob die Stirnflä che gegen den Formgebungskörper oder der Formgebungs körper gegen die Stirnfläche bewegt wird. Nach dem Ab kühlen weist die auf diese Weise bearbeitete Stirnflä che eine sehr hohe Oberflächenqualität auf.In the method according to the invention Face of the elongated polymeric body for a short time to above the softening temperature or Melting temperature of the polymer material by focussing radiation from an incandescent lamp with high luminous efficacy mixed heated and by pressing a smooth Surface of a molding smoothed. in this connection it is of course irrelevant whether the end face che against the molding body or the molding body is moved against the face. After the Ab cooling has the end face machined in this way very high surface quality.

Als Glühlampe hoher Lichtausbeute wird vorzugswei se eine, beispielsweise kommerziell erhältliche, Halo genlampe eingesetzt. Das Verfahren lässt sich jedoch auch mit anderen Glühlampen hoher Lichtausbeute, wie beispielsweise Xenonlampen o. ä., durchführen. Die Lichtausbeute muss hierbei ausreichend sein, um im Fo kus innerhalb weniger Sekunden die Aufheizung der Stirnfläche auf die erforderlichen Temperaturen zu er möglichen.As an incandescent lamp with high luminous efficacy is preferred a halo, for example commercially available gene lamp used. However, the procedure can be also with other light bulbs with high luminous efficacy, such as for example xenon lamps or the like. The Luminous efficacy must be sufficient here in the Fo kus the heating of the Face to the required temperatures possible.

Die erzielbare Oberflächenqualität der Stirnfläche ist auch von der Oberflächenqualität des eingesetzten Formgebungskörpers abhängig, der daher vorzugsweise ei ne hochpolierte glatte Oberfläche aufweisen sollte.The achievable surface quality of the end face is also used by the surface quality Shaping body dependent, which is therefore preferably egg ne should have a highly polished smooth surface.

Das Verfahren und die zugehörige Vorrichtung er möglichen die Bearbeitung der Stirnfläche von länglichen polymeren Körpern, wie beispielsweise Rund- oder Mehrkantstäben, zur Erzielung einer hohen Oberflächen qualität. Diese Oberflächenqualität genügt den Anforde rungen hinsichtlich der Rauhtiefe, Winkeltreue, usw., wie sie in einer Vielzahl von Anwendungsgebieten oder Einsatzfeldern benötigt werden. Das Verfahren sowie die Vorrichtung sind insbesondere für die Bearbeitung der Stirnflächen von flexiblen polymeren Lichtwellenleiter fasern geeignet.The method and the associated device he possible machining of the end face of elongated polymeric bodies, such as round or Polygonal bars, to achieve high surfaces quality. This surface quality meets the requirements roughness, angular accuracy, etc., as in a variety of application areas or Fields of application are required. The procedure as well as the Device are especially for editing the End faces of flexible polymer optical fibers suitable for fibers.

Der Einsatz von Glühlampenlicht und insbesondere von Halogenlicht erlaubt in vorteilhafter Weise eine exakte Fokussierung und Dosierung der Schmelzhitze auf die zu bearbeitende Stirnfläche. Die Schmelzhitze und auch der Heizzyklus sind durch den Einsatz einer Glüh lampe sehr einfach einstell- und regelbar. Die Regelung bzw. Einstellung erfolgt hierbei in einfacher Weise durch Regelung des Heizstroms der Glühlampe. Dies er möglicht eine einfache und kostengünstige Prozesskon trolle, wodurch eine aufwendige nachfolgende 100%- Qualitätsprüfung entfallen und der Ausschuss durch ge zielte Regelung der Prozessparameter reduziert werden kann. Der Einsatz von Halogenlicht zur Aufheizung der Stirnfläche ermöglicht die Durchführung des Verfahrens in sehr kurzen Bearbeitungszyklen von ca. 1 s. Das Ver fahren ist daher im Gegensatz zu dem bekannten Hot- Plate-Verfahren für die industrielle Massenproduktion geeignet. Bei Einbringung der Stirnfläche in den Fokus der Lichtstrahlung wird zudem eine sehr gleichmäßige Temperaturverteilung über der Stirnfläche erreicht, de ren Temperaturniveau über die Heizleistung der Lampe exakt eingestellt werden kann.The use of incandescent light and in particular of halogen light advantageously allows one exact focusing and dosing of the melting heat the face to be machined. The heat of fusion and also the heating cycle are through the use of a glow lamp very easy to adjust and regulate. The regulation or setting is done in a simple manner by regulating the heating current of the incandescent lamp. This he enables a simple and inexpensive process con trolls, which makes an elaborate subsequent 100% There is no quality inspection and the rejects by ge targeted regulation of the process parameters can be reduced can. The use of halogen light to heat the The face enables the procedure to be carried out in very short processing cycles of approx. 1 s. The Ver driving is therefore in contrast to the well-known hotel Plate process for industrial mass production suitable. When the end face is brought into focus the light radiation also becomes very uniform Temperature distribution over the end face reached, de ren temperature level over the heating power of the lamp can be set exactly.

Im Folgenden wird jeweils beispielhaft auf den Einsatz einer Halogenlampe Bezug genommen. Selbstverständlich gelten die gleichen Ausführungen jedoch auch für den Einsatz anderer Glühlampen hoher Lichtausbeute.The following is an example of each Use of a halogen lamp referred to. Of course however, the same statements apply for the use of other incandescent lamps with high luminous efficacy.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird als Formgebungskörper eine für die Strahlung der Halogenlampe transparente Platte, vorzugsweise eine Glasplatte, eingesetzt, durch die hindurch die Strah lung der Halogenlampe fokussiert wird. Dies ermöglicht die Durchführung des Bearbeitungsvorganges mit einfa chen Verschiebebewegungen. Die Stirnfläche des längli chen polymeren Körpers wird hierbei in die Fokus sierebene der Strahlung der Halogenlampe gebracht und durch Zünden oder Steigerung der Leistung der Halogen lampe aufgeheizt. Alternativ kann die Strahlung der Ha logenlampe auch durch Anordnung eines Shutters im Strahlengang jeweils unterbrochen oder freigegeben wer den. Gleichzeitig wird die zwischen dem Fokus und der Halogenlampe angeordnete transparente Platte zur Stirn fläche hin verschoben und auf diese gepresst. Anschlie ßend wird die Leistung der Halogenlampe reduziert oder die Halogenlampe abgeschaltet bzw. der Shutter ge schlossen, die Glasplatte in ihre Ausgangsposition zu rückgefahren und der längliche polymere Körper aus dem Fokus entfernt. Der längliche polymere Körper ist hier bei in einer Halterung angeordnet, die vorzugsweise ge genüber der Halogenlampe verschiebbar angeordnet ist. Das Einsetzen des länglichen polymeren Körpers in die Halterung erfolgt mit einem entsprechenden Handhabungs gerät, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Bei Anwendung des Verfahrens auf flexible polymere Lichtwellenleiter bzw. Lichtwellenleiterfasern müssen diese selbstverständlich vorher mit einem entsprechen den Steckerverbinder versehen werden, mit dem sie dann in die Halterung eingesetzt werden. Neben der Verschie bung der Halterung relativ zur Halogenlampe ist es auch möglich, die Halterung fest auf einem Träger vorzusehen und statt dessen die Halogenlampe mit der zugehörigen Fokussieroptik gegenüber der Halterung zu verschieben.In a particularly advantageous embodiment is used as a shaping body for the radiation of Halogen lamp transparent plate, preferably one Glass plate, inserted through which the beam halogen lamp is focused. this makes possible the execution of the machining process with simp chen displacement movements. The end face of the elongated The focus is on the polymeric body brought the radiation level of the halogen lamp and by igniting or increasing the performance of the halogen lamp heated. Alternatively, the radiation from the Ha logen lamp also by arranging a shutter in the Beam path interrupted or released who the. At the same time, that between the focus and the Halogen lamp arranged transparent plate to the forehead surface shifted and pressed onto it. subsequently, The power of the halogen lamp is reduced or the halogen lamp switched off or the shutter ge closed the glass plate in its starting position retracted and the elongated polymeric body from the Focus removed. The elongated polymeric body is here when arranged in a holder, which is preferably ge is arranged displaceably relative to the halogen lamp. The insertion of the elongated polymeric body into the Holding takes place with a corresponding handling device, as is known from the prior art. When applying the process to flexible polymers Optical fibers or optical fibers must these of course correspond beforehand with one be provided with the connector, which they then be inserted into the holder. In addition to the various Exercise of the holder relative to the halogen lamp is also possible to provide the bracket firmly on a support and instead the halogen lamp with the corresponding one To move the focusing optics towards the bracket.

Nach Durchführung dieses Bearbeitungsvorganges für den länglichen polymeren Körper wird ein neuer Zyklus gestartet, indem ein neuer Körper in die Halterung ein gesetzt wird, und die obigen Verfahrensschritte wieder holt werden. Durch die Möglichkeit der schnellen Rege lung der Heizleistung der Halogenlampe lassen sich hierbei sehr kurze Heizzyklen, das heißt ein sehr hoher Durchsatz an länglichen Körpern realisieren.After performing this editing process for the elongated polymeric body becomes a new cycle started by inserting a new body into the bracket is set, and the above process steps again be fetched. Because of the possibility of quick rain heat output of the halogen lamp very short heating cycles, that is, a very high one Realize throughput on elongated bodies.

Vorzugsweise wird die Leistung der Halogenlampe über deren Heizstrom derart geregelt bzw. gesteuert, dass sich die Stirnfläche innerhalb einer vorgebbaren Zeit auf eine vorgebbare Temperatur aufheizt. In glei cher Weise kann erreicht werden, dass ein vorgebbarer Temperaturverlauf in Abhängigkeit von der Zeit erreicht wird. Diese jeweiligen Prozessparameter sind vom Poly mermaterial des länglichen Körpers abhängig und lassen sich vor der Durchführung des Verfahrens entweder expe rimentell oder rechnerisch aus den zur Verfügung ste henden Materialdaten bestimmen.The power of the halogen lamp is preferred regulated or controlled via their heating current, that the face is within a predeterminable Time heated up to a predefinable temperature. In the same It can be achieved that a predeterminable Temperature curve reached depending on the time becomes. These respective process parameters are from the poly dependent on the elongated body and leave either expe before performing the procedure rimentally or arithmetically from the available Determine material data.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist weiterhin zumindest ein Temperatursensor zur Erfas sung der Temperatur der Stirnfläche des länglichen po lymeren Körpers während der Bearbeitung vorgesehen, dessen gemessene Temperaturwerte zur Regelung des Heiz stromes der Halogenlampe eingesetzt werden. In a particularly advantageous embodiment is at least one temperature sensor for detection solution of the temperature of the end face of the elongated po provided during processing, whose measured temperature values for controlling the heating Current of the halogen lamp can be used.

Obwohl in der vorangehenden Beschreibung davon ausgegangen wird, dass die Stirnfläche direkt in den Fokus der Strahlung der Halogenlampe gebracht wird, ist es auch möglich, die Stirnfläche in einem geringen Ab stand zum Fokus aufzuheizen, solange die erforderlichen Aufheizzeiten und Endtemperaturen in dieser Position realisiert werden können. Weiterhin sind das vorliegen de Verfahren und die zugehörige Vorrichtung in der An wendung nicht auf Lichtwellenleiter beschränkt. Viel mehr können auch andere längliche polymere Körper bear beitet werden, bei denen die Oberflächenqualität der Stirnflächen erhöht werden soll. Es versteht sich von selbst, dass die geometrische Ausdehnung bzw. der Durchmesser dieser Stirnflächen für den Einsatz beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht beliebig groß sein kann, sondern in der Größenordnung des Fokusdurchmes sers, d. h. in der Regel unterhalb von 10 mm, liegen muss.Although in the foregoing description of it it is assumed that the face is directly in the Focus of the radiation of the halogen lamp is brought it is also possible to reduce the end face in a small amount was the focus to heat up as long as the required Heating times and final temperatures in this position can be realized. Furthermore, there are de method and the associated device in the An application is not limited to optical fibers. much other elongated polymeric bodies can bear more be processed in which the surface quality of the End faces should be increased. It goes without saying itself that the geometric extent or the Diameter of these end faces for use in The method according to the invention may not be of any size can, but in the order of magnitude of the focus diameter sers, d. H. usually below 10 mm got to.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsge mäßen Verfahrens besteht demgemäß aus einer Glühlampe hoher Lichtausbeute mit einer Steuereinheit zur Steue rung des Heizstromes der Glühlampe und einer Fokus sieroptik zur Fokussierung der Strahlung der Glühlampe auf einen Brennpunkt. Weiterhin ist eine Halterung für den länglichen polymeren Körper auf der der Glühlampe abgewandten Seite des Brennpunktes und eine für die Strahlung der Glühlampe transparente Platte vorgesehen, die zwischen der Glühlampe und der Halterung auf der der Glühlampe zugewandten Seite des Brennpunktes ange ordnet ist. Zur Durchführung des Verfahrens müssen die Glühlampe, die Platte und die Halterung derart gegen einander verschiebbar sein, dass die Stirnfläche eines in die Halterung eingesetzten länglichen Körpers durch einen ersten Verschiebevorgang in den Brennpunkt einge bracht und die Platte durch einen zweiten Verschiebe vorgang auf die Stirnfläche gedrückt werden kann.The device for performing the fiction Accordingly, the method consists of an incandescent lamp high luminous efficacy with a control unit for control heating current of the light bulb and a focus Optical optics for focusing the radiation from the incandescent lamp to a focus. Furthermore is a holder for the elongated polymeric body on that of the incandescent lamp opposite side of the focus and one for the Radiation provided by the light bulb transparent plate, between the light bulb and the bracket on the the side of the focal point facing the light bulb is arranged. To carry out the procedure, the Incandescent lamp, the plate and the holder so against be displaceable with respect to one another so that the end face of a inserted into the holder elongated body a first shift in the focus brings and the plate by a second shift process can be pressed onto the face.

Diese Anforderungen lassen sich vorzugsweise durch eine Ausgestaltung lösen, bei der die Glühlampe mit der zugehörigen Fokussieroptik fest auf einem Träger mon tiert und die Halterung sowie die Platte jeweils über eine Verschiebeeinheit gegenüber der Glühlampe ver schiebbar angeordnet sind.These requirements can preferably be met solve a configuration in which the light bulb with the associated focusing optics fixed on a support mon animals and the bracket and the plate each over a displacement unit opposite the incandescent lamp are slidably arranged.

Das vorliegende Verfahren und die zugehörige Vor richtung werden nachfolgend ohne Beschränkung des all gemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungs beispiels in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:The present procedure and the associated pro direction will be given below without restriction of all general inventive idea based on an execution again in connection with the drawings, for example explained in more detail. Here show:

Fig. 1 eine Darstellung eines Beispiels einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung in perspektivischer Ansicht; und Figure 1 is a perspective view of an example of an inventive device according to the invention. and

Fig. 2 die Darstellung der Fig. 1 stark schemati siert in Seitenansicht zur Verdeutlichung des Funktionsprinzips. Fig. 2 shows the representation of Fig. 1 highly schemati siert in side view to illustrate the principle of operation.

Ways of Carrying Out the Invention

Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel für den Aufbau der vorliegenden Vorrichtung zur Bearbeitung der Stirnfläche eines länglichen polymeren Körpers in per spektivischer Ansicht. Die Vorrichtung besteht aus ei nem Träger 6, auf dem eine Halogenlampe 1 mit entspre chender Fokussieroptik fest montiert ist. Derartige Halogenlampen mit Innenreflektor sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Vor der Halogenlampe 1 ist eine Glasplatte 4 in einer Halterung angeordnet, wobei die Halterung auf dem Träger 6 verschiebbar geführt und in dieser Führung über einen entsprechenden Schrittmo torantrieb 7 angetrieben werden kann. Die Führung er möglicht ein Verschieben der Glasplatte in Richtung der Strahlachse der Strahlung der Halogenlampe 1 auf den Brennpunkt zu. Weiterhin ist in der Figur ein Objekt träger 5 als Halterung für den länglichen Körper zu er kennen. Dieser Objektträger 5 wird auf einer Linear schiene 8 in Richtung der Strahlachse verschiebbar ge führt. Die Verschiebung erfolgt mit Hilfe eines Pneuma tikzylinders 9, mit dem der Objektträger 5 mit dem dar in fixierten länglichen Körper in den Brennpunkt gefah ren werden kann. Fig. 1 shows schematically an example of the structure of the present device for processing the end face of an elongated polymeric body in a perspective view. The device consists of egg nem carrier 6 , on which a halogen lamp 1 with corre sponding focusing optics is firmly mounted. Halogen lamps of this type with an internal reflector are sufficiently known from the prior art. In front of the halogen lamp 1 , a glass plate 4 is arranged in a holder, the holder being slidably guided on the carrier 6 and can be driven in this guide via a corresponding step motor 7 . The guidance he enables a displacement of the glass plate in the direction of the beam axis of the radiation from the halogen lamp 1 to the focal point. Furthermore, an object carrier 5 is known in the figure as a holder for the elongated body. This slide 5 is on a linear rail 8 in the direction of the beam axis GE leads. The shift takes place with the aid of a pneumatic cylinder 9 , with which the slide 5 with the dar in fixed elongated body in the focal point can be ren.

Diese Anordnung ist in vereinfachter Darstellung nochmals in Seitenansicht in Fig. 2 zu erkennen. Hier bei sind insbesondere die Linse 2 zur Fokussierung der Strahlung 10 der Halogenlampe, der Brennpunkt 3 sowie als in den Objektträger 5 eingesetzter länglicher Kör per eine Faser 11 zu erkennen. Die Verschiebevorrich tung 8, 9 bestehend aus der Linearschiene 8 und dem Pneumatikzylinder 9 sowie die bewegliche Aufnahme 12 für die Glasplatte 2 und deren durch Pfeile angedeutete Bewegungsrichtungen sind der Figur ebenfalls zu entneh men.This arrangement can be seen again in a simplified representation in a side view in FIG. 2. Here, in particular, the lens 2 for focusing the radiation 10 of the halogen lamp, the focal point 3 and as an elongated body inserted into the slide 5 can be recognized by a fiber 11 . The Verschiebevorrich device 8 , 9 consisting of the linear rail 8 and the pneumatic cylinder 9 and the movable receptacle 12 for the glass plate 2 and their directions of movement indicated by arrows are also shown in the figure men.

Bei der Durchführung des Verfahrens zur Bearbei tung der Stirnfläche einer Lichtwellenleiterfaser 11 wird diese zunächst in einen Steckverbinder gefügt, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Hierbei steht die Faser um einige Zehntel Millimeter über die Stirnfläche des Steckverbinders über. Die so vorberei tete Komponente wird in den. Objektträger 5 eingelegt und dort mittels einer Klemmvorrichtung fixiert. Der Objektträger 5 ist auf der Linearschiene 8 aufgebracht und an dem Pneumatikzylinder 9 befestigt. Mittels einer Schnappverbindung kann der Objektträger 5 einfach und schnell ausgewechselt werden. Dies ermöglicht einen flexiblen Einsatz der Vorrichtung für verschiedene Steckverbindersysteme, die eine unterschiedliche Ausge staltung des Objektträgers erfordern. Durch eine auto matisierte Steuerung oder einen Startschalter wird nun der Stirnflächenbearbeitungsvorgang gestartet. Durch die Linse 2, die fix vor der handelsüblichen Halogen lampe 1 angebracht ist, wird das Halogenlicht auf den Brennpunkt 3 fokussiert, welcher sich bei der vorlie genden Vorrichtung in ca. 10 cm Entfernung vor der Lin se 2 befindet. Der Brennpunkt hat in diesem Beispiel einen Durchmesser von ca. 1,5-2 mm. Die maximal auf tretende Temperatur im Brennpunkt 3 kann sehr einfach und exakt durch den Heizstrom der Halogenlampe 1 gere gelt werden. Der Objektträger 5 wird nun mittels des Pneumatikzylinders 9 in die Bearbeitungsposition gefah ren, in der sich die zu bearbeitende Stirnfläche des Lichtwellenleiters 11 im Brennpunkt 3 des Halogenlichts befindet. Mit Hilfe des Schrittmotorantriebs 7 wird nun die Glasplatte 4 mit der Aufnahme 12 in Richtung der Faserstirnfläche gefahren. Parallel dazu wird die Halo genlampe 1 gezündet und die Faserstirnfläche hierdurch auf Schmelztemperatur erhitzt. Das Halogenlicht wird hierbei durch die Glasplatte 4 hindurch auf die Stirn fläche der Faser 11 fokussiert. Die Glasplatte 4 kon taktiert nun die Faserstirnfläche und drückt den angeschmolzenen Kunststoff der polymeren Faser glatt auf den Steckverbinder. Die hierdurch erzeugte Oberflächen qualität ist von hoher Güte. Nach ca. 1 sec. wird die Halogenlampe 1 ausgeschaltet, die Glasplatte 4 und der Objektträger 5 fahren zurück in die Ausgangsposition und der Steckverbinder mit der an der Stirnfläche ge glätteten Faser 11 kann entnommen werden. Der Vorgang beginnt nun mit einer neuen Faser von vorne.When carrying out the method for processing the end face of an optical fiber 11 , this is first inserted into a connector, as is known from the prior art. The fiber protrudes a few tenths of a millimeter above the end face of the connector. The prepared component is in the. Slide 5 inserted and fixed there by means of a clamping device. The slide 5 is applied to the linear rail 8 and attached to the pneumatic cylinder 9 . The slide 5 can be exchanged quickly and easily by means of a snap connection. This enables flexible use of the device for different connector systems that require a different configuration of the slide. The face machining process is now started by an automated control or a start switch. Is attached through the lens 2, the lamp fixed in front of the commercially available halogen 1, the halogen light is focused on the focal point 3, which is se in the vorlie constricting device within 10 cm distance in front of the Lin 2 is located. In this example, the focal point has a diameter of approx. 1.5-2 mm. The maximum occurring temperature in focal point 3 can be regulated very easily and precisely by the heating current of the halogen lamp 1 . The slide 5 is now ren by means of the pneumatic cylinder 9 in the processing position in which the end face of the optical waveguide 11 to be processed is located at the focal point 3 of the halogen light. With the help of the stepper motor drive 7 , the glass plate 4 with the receptacle 12 is now moved in the direction of the fiber end face. In parallel, the halogen lamp 1 is ignited and the fiber end face is thereby heated to the melting temperature. The halogen light is focused through the glass plate 4 on the end face of the fiber 11 . The glass plate 4 now contacts the fiber end face and presses the melted plastic of the polymeric fiber smoothly onto the connector. The surface quality produced in this way is of high quality. After approx. 1 sec. The halogen lamp 1 is switched off, the glass plate 4 and the slide 5 move back to the starting position and the connector with the fiber 11 smoothed on the end face can be removed. The process now starts again with a new fiber.

Bei Anwendung des Verfahrens auf eine polymere Lichtwellenleiterfaser ist die Steckverbinderkonstruk tion für die Faser derart ausgelegt, dass sich an der Stirnfläche des Steckverbinders eine konische Phase be findet, in die der überschüssige Kunststoff bei der Be arbeitung eingedrückt wird. Überschüssiger Kunststoff, der über den Steckverbinderrand gedrückt wird, fällt nach dem Abkühlen automatisch ab. Dies kann allerdings durch ein exaktes Ablängen und Abisolieren des Licht wellenleiters vor der Durchführung des Verfahrens ver mieden werden. In diesem Fall muss der Faserüberstand über die Stirnfläche des Steckverbinders in die Kon struktion des zu konfektionierenden Steckverbinders an gepasst werden.When applying the method to a polymer Optical fiber is the connector construction tion for the fiber designed so that the End face of the connector be a conical phase finds the excess plastic in the loading work is pushed in. Excess plastic, that is pushed over the edge of the connector falls after cooling down automatically. However, this can through exact cutting and stripping of the light waveguide ver before performing the procedure be avoided. In this case, the fiber overhang over the end face of the connector into the con structure of the connector to be assembled be fit.

Die vorliegende Vorrichtung und das zugehörige Verfahren unter Einsatz einer Halogenlampe bieten den Vorteil, dass die Schmelzhitze, die Heizdauer und der Heizzyklus durch die an der Halogenlampe anliegende Spannung schnell, exakt und einfach einstellbar sind. Dies kann durch eine einfache SPS-Steuerung des Lei stungsteils der Halogenlampe realisiert werden, die beispielsweise über einen PC angesprochen werden kann. Zur Realisierung der Prozesskontrolle können weiterhin eine Kraftmessdose und ein Pyrometer zur berührungslo sen Temperaturmessung der Stirnfläche eingesetzt wer den. Mit der Kraftmessdose wird die Anpresskraft der Glasplatte auf die Faserstirnfläche gemessen, mit den optimalen Prozessparametern verglichen und mit Hilfe des Schrittmotors geregelt bzw. korrigiert. Mit Hilfe des Pyrometers wird die Temperatur im Brennpunkt der Halogenlampe, das heißt an der Faserstirnfläche gemes sen, mit den optimalen Prozessparametern verglichen und über den Lampenstrom entsprechend zur Erreichung der optimalen Prozessparameter geregelt. Als Zentraleinheit für die Messwerterfassung und die Regelungssignale dient vorzugsweise eine PC mit entsprechenden I/O- Karten.The present device and the related one Processes using a halogen lamp offer the Advantage that the melting heat, the heating time and the Heating cycle by the on the halogen lamp Voltage can be set quickly, precisely and easily. This can be done by a simple PLC control of the Lei Part of the halogen lamp can be realized can be addressed via a PC, for example. To implement the process control can continue a load cell and a pyrometer for contactless temperature measurement of the end face the. With the load cell, the contact pressure of the Glass plate measured on the face of the fiber, with the optimal process parameters compared and with the help of the stepper motor regulated or corrected. With help of the pyrometer, the temperature is at the focal point of the Halogen lamp, that is measured on the face of the fiber compared with the optimal process parameters and over the lamp current accordingly to achieve the optimal process parameters. As a central unit for measured value acquisition and control signals preferably a PC with appropriate I / O Cards.

Da die Schmelztemperaturen der transparenten Mate rialien, wie sie bei Lichtwellenleitern eingesetzt wer den, zum Teil stark unterschiedlich sind, können die optimalen Prozessparameter der einzelnen Kunststoffe über eine mathematische Beschreibung des Schmelzverhal tens berechnet und in einer Datenbank abgelegt werden. Dies geschieht vor der Durchführung des Verfahrens. Die tatsächlichen während des Prozesses gemessenen Parame ter werden dann mit den theoretisch berechneten Parame tern verglichen und der Prozess hierdurch geregelt. Because the melting temperatures of the transparent mate materials such as those used in optical fibers those, some of which are very different, can optimal process parameters of the individual plastics on a mathematical description of the melting behavior least calculated and stored in a database. This happens before the procedure is carried out. The actual parameter measured during the process ter are then with the theoretically calculated parameters tern compared and the process thereby regulated.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Glühlampe; Halogenlampe
light bulb; halogen lamp

22

Fokussieroptik; Linse
focusing optics; lens

33

Brennpunkt
focus

44

transparente Platte
transparent plate

55

Halterung; Objektträger
Bracket; slides

66

Träger
carrier

77

Schrittmotorantrieb
Stepper motor drive

88th

Linearführung
linear guide

99

Pneumatikzylinder
pneumatic cylinder

1010

Strahlung
radiation

1111

Lichtwellenleiterfaser
Optical fiber

1212

bewegliche Aufnahme
mobile recording

Claims

1. A method for processing the end face of an elongated polymeric body ( 11 ),
in which the end face is briefly thermally heated up to above the softening temperature or melting temperature and a smooth surface of a shaping body ( 4 ) is pressed onto the end face,
characterized by
that the thermal heating takes place by focused radiation ( 10 ) of an incandescent lamp ( 1 ) high light output.

2. The method according to claim 1, characterized in that a halogen lamp is inserted as an incandescent lamp ( 1 ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that as the shaping body ( 4 ) for the radiation of the incandescent lamp ( 1 ) transparent plate, in particular a special glass plate, is used, through which the radiation ( 10 ) of the incandescent lamp ( 1 ) is focused.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the heating current of the incandescent lamp ( 1 ) is controlled or regulated in such a way that the end face heats up to a predetermined temperature within a predetermined time.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the temperature profile of the end face is detected by a sensor, compared with a predetermined target temperature profile and the heating current of the incandescent lamp ( 1 ) is regulated depending on the result of the comparison to achieve the target temperature profile becomes.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the instantaneous pressing force of the shaping body ( 4 ) on the end face is detected by a sensor, compared with a predetermined pressing force and, if necessary, changed to achieve the predetermined pressing force.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that during the machining operation, the end face is brought into focus ( 3 ) of the radiation ( 10 ) of the incandescent lamp ( 1 ) and the temperature when the softening or melting temperature is reached or exceeded Shaping body ( 4 ) is pressed onto the end face.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the elongated polymeric body ( 11 ) is a light waveguide.

9. Device for processing the end faces of elongated polymeric bodies ( 11 ) with

- An incandescent lamp ( 1 ) high luminous efficiency with egg ner control unit for controlling the heating current of the incandescent lamp ( 1 ) and focusing optics ( 2 ) for focusing the radiation ( 10 ) of the incandescent lamp ( 1 ) on a focal point ( 3 );
- A holder ( 5 ) for the elongated polymeric body ( 11 ) on the side of the focal point ( 3 ) facing away from the incandescent lamp ( 1 ); and
- One for the radiation ( 10 ) of the incandescent lamp ( 1 ) transparent plate ( 4 ) which is arranged between the Glühlam pe ( 1 ) and the holder ( 5 ) on the side of the focal point ( 3 ) facing the incandescent lamp ( 1 ) ;
- The light bulb ( 1 ), the plate ( 4 ) and the holder ( 5 ) are arranged so that they can be moved against each other in such a way that the end face of the elongated polymeric body ( 11 ) is brought into the focal point ( 3 ) by a first displacement process and the Plate ( 4 ) can be pushed onto the end face by a second displacement process.

10. The device according to claim 9, characterized in that the incandescent lamp ( 1 ) is a halogen lamp.

11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that the incandescent lamp ( 1 ) fi xed on a carrier ( 6 ) and the holder ( 5 ) and the plate ( 4 ) in the direction of the beam axis of the incandescent lamp ( 1 ) via displacement units ( 7 , 8 , 9 ) are slidably arranged on the carrier ( 6 ).

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that a stepper motor drive ( 7 ) for moving the plate ( 4 ) is provided.

13. The apparatus of claim 11 or 12, characterized in that a linear rail ( 8 ) with a pneumatic cylinder ( 9 ) for moving the holder ( 5 ) is provided.

14. Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that the holder ( 5 ) via a snap device with the displacement unit ( 8 , 9 ) is connected ver.

15. Device according to one of claims 9 to 14, characterized in that a sensor for measuring the temperature of the end face is provided in the region of the focal point ( 3 ).

16. Device according to one of claims 9 to 15, characterized in that a control and regulating unit for regulating the heating current of the incandescent lamp ( 1 ) is provided as a function of the temperature of the end face and a given temperature profile.