專利名稱：用于制造一種光導(dǎo)纖維束的終端的方法以及適合于此的擠壓工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造光導(dǎo)纖維束終端的方法，其中在光導(dǎo)纖維束的端部推入一個(gè)套筒并使該套筒在一個(gè)成型工具里至少在壓力作用下在端部上壓緊。本發(fā)明也涉及一種按照權(quán)利要求15的前序部分所述的制造終端的裝置以及一種光導(dǎo)纖維束本身。
為了傳導(dǎo)光常常應(yīng)用柔性的由許多光導(dǎo)纖維組成的光導(dǎo)體，即所謂光導(dǎo)纖維束。單根纖維通常在一個(gè)共同端部匯總在一個(gè)套筒里，該套筒例如固定在一個(gè)用于照明的光源里。
眾所周知，單根纖維通過粘結(jié)相互連接并與一個(gè)推入的套筒連接，但另一種方法也可以將各個(gè)纖維在共同的套筒里相互熔化在一起。
JP 3144601 A1敘述了一種方法，用此方法可以生成一種光導(dǎo)纖維束端部。為此將光導(dǎo)纖維束端部加熱并推入一個(gè)逐漸變細(xì)的孔里。因而使整個(gè)纖維束的直徑變細(xì)并使纖維壓縮在一起。
DE 2 630 730 A1也對(duì)此有所涉及。在該專利中規(guī)定附加地在纖維束的終端側(cè)的端部上裝有一個(gè)金屬套筒。將纖維束與套筒一起推入一個(gè)逐漸變細(xì)的孔里，這個(gè)孔設(shè)于一個(gè)擠壓部件里。由于光導(dǎo)纖維束的裝有套筒的端部軸向移動(dòng)，同時(shí)作用以溫度，那么通過套筒就使光導(dǎo)纖維束的端部變形。
專利DE 19 855 958 A1同樣也規(guī)定光導(dǎo)纖維束的終端側(cè)的部分裝有一個(gè)金屬套筒并接著將后者固定在一個(gè)夾緊裝置里。具有逐漸變細(xì)的內(nèi)徑的一個(gè)成型工具在向著套筒的軸向方向上運(yùn)動(dòng)，并在向六邊形包裝里輸入熱量時(shí)輸送纖維端部。在成型工具的內(nèi)壁和套筒之間有一個(gè)間隙，其中通過在纖維束的頭部側(cè)端部的一個(gè)環(huán)形區(qū)段將熱量輸入纖維端部。此時(shí)進(jìn)行變形過程，應(yīng)使光導(dǎo)纖維束和金屬套筒之間不發(fā)生玻璃與金屬的封接。
在該方法中不利的是當(dāng)裝入套筒時(shí)必須在光導(dǎo)纖維上施加一個(gè)軸向壓力，這可能造成至少位于外面的光導(dǎo)纖維的損壞。此外必須使套筒設(shè)計(jì)得相應(yīng)地穩(wěn)固，因而一方面必須選鋼那樣的材料，另一方面需要大的壁厚。
在專利DE 32 47 500 A1和DE 37 44 367C1中都規(guī)定，借助于一個(gè)具有液態(tài)玻璃的環(huán)形活塞對(duì)一個(gè)位于套筒里的光導(dǎo)纖維束壓力注塑包封。這種方法的設(shè)備費(fèi)用較高。
按照GB 1 595 163使一個(gè)由熱塑性塑料制成的端部套筒通過借助于一個(gè)兩件式的超聲觸頭(Sonotrode)進(jìn)行超聲波焊接與玻璃纖維束的保護(hù)套和纖維束連結(jié)起來，該保護(hù)套由熱塑性材料制成。
US 3 914 015敘述了纖維連接器。該裝入纖維連接器里的端部套筒由可收縮金屬制成，當(dāng)溫度約為75℃時(shí)將其收縮到纖維端部上。
US 5 222 180描述了一種在由聚合物纖維制成的纖維束中的端部部分的制造方法。將纖維冷拉伸并且推入一個(gè)套筒里，然后加熱。在加熱時(shí)它們?cè)噲D恢復(fù)其原始的結(jié)構(gòu)并填滿該套筒橫斷面。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種方法和一種裝置，它們可以允許以簡單的方式實(shí)現(xiàn)一種光導(dǎo)纖維束終端的快速制造。本發(fā)明的任務(wù)還包括提供一種經(jīng)改善的由玻璃纖維制成的光導(dǎo)纖維束，它與套筒之間有明顯更加牢固的配合。
一種光導(dǎo)纖維束終端的制造方法的特征在于，由玻璃纖維制成的光導(dǎo)纖維束的端部區(qū)段與推入的套筒在對(duì)套筒沒有壓力作用之下被裝入一個(gè)具有多于兩個(gè)加熱壓模的擠壓工具里并進(jìn)行定位，而且在定位之后借助于壓模只是在徑向方向上對(duì)套筒施加一個(gè)壓力。
擠壓力同時(shí)作用在套筒的整個(gè)待擠壓的外表面上。這與擠壓工具的一種軸向推移和一種在徑向方向上繼續(xù)進(jìn)行的擠壓過程，即背景技術(shù)中的情況不同，從而大大節(jié)省了時(shí)間。擠壓時(shí)間可由分鐘范圍降低到秒的范圍。
另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，尤其是光導(dǎo)纖維束的位于外面的纖維無論如何都不受軸向載荷，因此就避免了光導(dǎo)纖維的損壞。因?yàn)椴槐卦贀?dān)心在加工過程中由于軸向力會(huì)使套筒突然折彎，因此套筒材料就不再需要具有在現(xiàn)有技術(shù)中所必要的穩(wěn)定性了。因此可以使用壁厚小，由延性材料制成的套筒。
與通常作為旋轉(zhuǎn)零件的套筒不同，通過按本發(fā)明的方法也就可以使用由價(jià)廉的材料，例如黃銅制成的深拉伸套筒。
深拉伸的套筒可以制成比對(duì)于旋轉(zhuǎn)零件時(shí)的情況來說明顯更小的外徑，因而即使外徑在幾個(gè)mm范圍內(nèi)的光導(dǎo)纖維束也可以設(shè)置一個(gè)套筒。
因?yàn)闆]有了軸向載荷可以使用薄壁的套筒并因此可以使光導(dǎo)纖維束的外形尺寸較小，因此拓展了新的應(yīng)用范圍。光導(dǎo)纖維束的終端可以集成在現(xiàn)有的具有標(biāo)準(zhǔn)化的外形尺寸的插接連接中。因此光導(dǎo)纖維束的終端可以被用于汽車工業(yè)所用的按照MOST標(biāo)準(zhǔn)的插頭。也可以使用更加簡單的套筒幾何形狀，而且例如也可以使用沒有環(huán)形軸環(huán)的套筒，因?yàn)樵谳S向方向上套筒不再需要固定了。
最好在推入套筒時(shí)并不使端部區(qū)段的光導(dǎo)纖維相互擠壓。雖然使纖維固定住，但并不處于壓配合。避免了在推入套筒時(shí)使光導(dǎo)纖維承受軸向載荷。
在制造一種光導(dǎo)纖維束的終端時(shí)，在這種纖維束中光導(dǎo)纖維由玻璃制成并應(yīng)用一個(gè)金屬套筒，將套筒最好加熱到500℃-700℃，尤其是到550°-650°。
因?yàn)闊崃枯斎胍餐瑫r(shí)通過套筒的整個(gè)要變形的外表面來實(shí)現(xiàn)，因此同樣也明顯縮短了擠壓時(shí)間。
光導(dǎo)纖維束的特征在于，光導(dǎo)纖維束的位于外面的光導(dǎo)纖維至少局部地嵌入到套筒材料里。
套筒最好由一種延性材料制成。由于套筒材料在加工過程中可以變形，因此位于外面的光導(dǎo)纖維就壓入套筒的材料里，由此光導(dǎo)纖維與套筒材料嚙合。因此在套筒和光導(dǎo)纖維之間實(shí)現(xiàn)了一種明顯更加穩(wěn)定的連接，這在明顯較大的拉伸力時(shí)可以覺察到。
為了使這種嵌入可以實(shí)現(xiàn)，必須使套筒材料在進(jìn)行加工時(shí)比光導(dǎo)纖維更軟或者塑性更好。套筒最好由金屬，尤其是由黃銅或由玻璃制成。
套筒的壁厚最好為0.3-0.4mm。該壁厚尤其適合于≥0.5mm的較小外徑。套筒的優(yōu)選外徑可為0.5-25mm。因此覆蓋了光導(dǎo)纖維束直徑的一個(gè)大的帶寬。
在最簡單的實(shí)施形式中套筒可以是圓柱形的并且只是由一個(gè)管子區(qū)段制成。
最好只是擠壓一段套筒。
如果套筒也在擠壓之前具有一個(gè)直徑較大的和一個(gè)直徑較小的套筒區(qū)段的話，那么前面所述是有利的，因?yàn)橹睆捷^大的區(qū)段可以用作纖維束端部推入時(shí)的引入段。
借助于一個(gè)套筒用于制造光導(dǎo)纖維束的終端的裝置的特征在于，成型工具具有兩個(gè)以上的、很大程度上包圍住套筒的、在徑向方向上可以運(yùn)動(dòng)的壓模，從而可保證盡可能全方位地圍住套筒，最好使用六個(gè)壓模。
徑向方向的概念是指一個(gè)垂直于套筒縱軸線的方向。
最好設(shè)有一個(gè)對(duì)置環(huán)，壓模嵌入該對(duì)置環(huán)里，其中壓模的外表面最好貼靠在對(duì)置環(huán)的內(nèi)表面上，而且對(duì)置環(huán)和壓?？梢韵鄬?duì)地在軸向移動(dòng)。
軸向方向是指套筒縱向軸線的方向，這與成型工具的縱向軸線是相同的。當(dāng)對(duì)置環(huán)和壓模軸向相對(duì)移動(dòng)時(shí)使壓模徑向向里運(yùn)動(dòng)。
對(duì)置環(huán)可具有一個(gè)圓錐形內(nèi)表面，它在壓模的端面邊或者在壓模的外表面上滑動(dòng)。
每個(gè)壓模最好具有一個(gè)向著自由端逐漸變細(xì)的區(qū)段。
所有壓模的整個(gè)外輪廓可以是平截頭圓錐形或者角錐臺(tái)形。這樣在壓模的外表面上形成一個(gè)滑動(dòng)面，對(duì)置環(huán)的內(nèi)表面可以在這滑動(dòng)面上滑動(dòng)。
為了使滑動(dòng)更容易或者說減小構(gòu)件的摩損，對(duì)置環(huán)的內(nèi)表面和/或壓模的外表面可以設(shè)有一層耐高溫滑動(dòng)涂層，尤其由鈦或者鋁氮化物制成。
壓模最好在徑向方向上彈動(dòng)地支承住。此時(shí)有利的是如果壓?？梢钥朔粋€(gè)徑向向外的彈簧力而徑向向里運(yùn)動(dòng)的話。擠壓過程之后通過彈簧力使壓?；貜?fù)至其打開的初始位置上。
成型工具最好是一種管形體，它具有一個(gè)設(shè)有縱向切槽的端部區(qū)段。該由縱向切槽所分開的管子扇形段設(shè)計(jì)成壓模。管子扇形段以此方式彈動(dòng)地布置在管形體上。
成型工具至少具有一個(gè)加熱裝置。所述加熱裝置可以包括有一個(gè)感應(yīng)加熱器、加熱帶和/或加熱筒。由于擠壓金屬套筒時(shí)所需要的溫度比較高，因此有必要使成型工具由一種耐熱材料制成。
按照一種優(yōu)選的實(shí)施形式，每個(gè)壓模都裝有一個(gè)自身的加熱筒。
所述裝置也包括一個(gè)用于固定住光導(dǎo)纖維束端部區(qū)段的夾持座。
所述夾持座最好可以在軸向方向上移動(dòng)。如果對(duì)置環(huán)和/或壓模外表面的摩損一直加大，以至于必須加大構(gòu)件的軸向移動(dòng)的話，那么這種可移動(dòng)性就是特別有利的。套筒外形尺寸的公差和光導(dǎo)纖維束端部的外形尺寸的公差也可以通過在對(duì)置環(huán)和壓模之間的較大的滑動(dòng)行程來補(bǔ)償。光導(dǎo)纖維束的夾持座是可移動(dòng)地而且必要時(shí)也是彈動(dòng)地支承的，這承受了軸向作用的力，因此有效地避免了光導(dǎo)纖維的損壞。
以下根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
附圖所示為

圖1用于制造一種光導(dǎo)纖維束終端的裝置的一個(gè)剖視圖；圖2擠壓工具的一個(gè)透視圖；圖3圖2所示的按另外一種實(shí)施形式的擠壓工具的端面的俯視圖；圖4壓上套筒后的一個(gè)光導(dǎo)纖維束的端面的局部俯視圖。
圖1示出了用于制造光導(dǎo)纖維束的終端的一種裝置的剖視圖。在圖1左邊部分可見帶有一個(gè)保護(hù)套2的光導(dǎo)纖維束1，其中光導(dǎo)纖維束的端部區(qū)段3將保護(hù)套2去掉。在該端部區(qū)段3上和保護(hù)套2的端部上推入一個(gè)套筒10，它有一個(gè)直徑較大的區(qū)段12和一個(gè)直徑較小的區(qū)段13。在直徑較大的區(qū)段12的后端上還成形出一個(gè)軸環(huán)11，然而它對(duì)于制造工藝來說沒有什么意義，也可以沒有。套筒10在直徑較大的區(qū)段12的范圍里由一個(gè)夾持座40固定住，該夾持座可以在軸向方向上，也就是在縱軸線5的方向上移動(dòng)并彈動(dòng)地支承住(未示出)。
套筒10的直徑較小的區(qū)段13的前面要擠壓的區(qū)段25裝入在一個(gè)成型工具20里，該成型工具具有一個(gè)管形體21，它具有多個(gè)壓模22a-f，如在圖2中所示那樣。
管形體21如在圖2中所示那樣，設(shè)有總共6個(gè)分布于圓周上的縱向切槽23，因而形成六個(gè)管子扇形段或者壓模22a-f，它們?cè)谧杂啥烁髯跃哂兄饾u變細(xì)的區(qū)段22a’-22f’。壓模22a-f因此彈動(dòng)地布置在管形體21上并能在徑向方向上運(yùn)動(dòng)。所有壓模22a-f的整體在逐漸變細(xì)的區(qū)段22a’-22f’里具有一種圓錐形或平截頭圓錐形的外輪廓，其中圓錐形外表面24與一個(gè)圖1中所示的對(duì)置環(huán)26共同作用。
對(duì)置環(huán)26具有一個(gè)同樣也是圓錐形的內(nèi)表面27，它在對(duì)置環(huán)26和成型工具20軸向移動(dòng)時(shí)就在壓模22a-f的外表面24上滑動(dòng)。對(duì)置環(huán)26和壓模22a-f的接觸面可以設(shè)有一層滑動(dòng)涂層。
對(duì)置環(huán)26還具有一個(gè)有圓柱形內(nèi)表面28的圓柱形區(qū)段，它有利于成型工具的軸向?qū)蛞苿?dòng)。由于對(duì)置環(huán)26和/或成型工具20的軸向移動(dòng)使壓模在徑向方向上(見箭頭)運(yùn)動(dòng)，因此使套筒10在光導(dǎo)纖維束端部3上受擠壓。
在這里所示的圖1的實(shí)施形式中所述裝置設(shè)有一個(gè)加熱套30，它緊貼在對(duì)置環(huán)26的外面。
圖3是一個(gè)成型工具的端面的俯視圖。在此實(shí)施形式中每個(gè)壓模22a-f都配有一個(gè)自身的加熱筒31。
在圖4中示出了光導(dǎo)纖維束1連同套筒10的端面?zhèn)榷瞬康囊粋€(gè)俯視圖的局部放大圖。由于將套筒10在光導(dǎo)纖維4上擠壓就使套筒10的內(nèi)表面發(fā)生變形，使得位于外面的光導(dǎo)纖維4’壓入到套筒10的材料里并局部嵌入套筒10的材料里。因此保證了在光導(dǎo)纖維4’和套筒材料之間形成穩(wěn)固的連接，這就明顯提高了抽拉力。纖維4，4’在該擠壓過程中有點(diǎn)變形，但其中光導(dǎo)纖維4并未發(fā)生熔化，而是始終附著住或粘附住。
附圖標(biāo)記列表1光導(dǎo)纖維束2保護(hù)套3端部4光導(dǎo)纖維4’ 位于外面的光導(dǎo)纖維5縱軸線10 套筒11 軸環(huán)12 直徑較大的區(qū)段13 直徑較小的區(qū)段20 成型工具21 管形體22a-f壓模22a’-f’逐漸變細(xì)的區(qū)段23 縱向切槽24 平截頭圓錐形外表面25 擠壓區(qū)段26 對(duì)置環(huán)27 圓錐形內(nèi)表面28 圓柱形內(nèi)表面30 加熱套31 加熱筒40 夾持座
權(quán)利要求
1.制造一種光導(dǎo)纖維束的終端的方法，其中在光導(dǎo)纖維束的端部區(qū)段推入一個(gè)套筒并使套筒在一個(gè)成型工具里至少在端部作用有壓力的情況下進(jìn)行擠壓，其特征在于，由玻璃纖維制成的光導(dǎo)纖維束的端部區(qū)段與推入的套筒一起在套筒上不加壓時(shí)裝入一個(gè)具有兩個(gè)以上加熱的壓模的擠壓工具里并進(jìn)行定位，并且在定位之后借助于壓模只在徑向方向上在套筒上施加一個(gè)壓力。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)推入套筒時(shí)端部區(qū)段的光導(dǎo)纖維相互不擠壓。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，應(yīng)用一種由延性金屬，尤其是黃銅制成的套筒。
4.按權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將套筒加熱到500℃至700℃的溫度。
5.按權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，進(jìn)行擠壓直至形成纖維束的無楔形的端部。
6.具有一個(gè)固定在至少一個(gè)端部區(qū)段上的金屬套筒(10)的光導(dǎo)纖維束，其特征在于，光導(dǎo)纖維由玻璃制成，而且光導(dǎo)纖維束(1)的位于外面的光導(dǎo)纖維(4’)至少局部地嵌入到金屬套筒的材料里。
7.按權(quán)利要求6所述的光導(dǎo)纖維束，其特征在于，金屬套筒(10)由延性金屬，尤其由黃銅制成。
8.按權(quán)利要求6或7所述的光導(dǎo)纖維束，其特征在于，金屬套筒(10)的壁厚為0.3mm至0.4mm。
9.借助于一個(gè)套筒(10)用來制造一個(gè)光導(dǎo)纖維束(1)的終端的裝置，它具有一個(gè)用來固定一個(gè)光導(dǎo)纖維束(1)的端部區(qū)段(3)的夾持座(40)和一個(gè)成型工具(20)，在該成型工具里套筒(10)可以壓向光導(dǎo)纖維束(1)的端部區(qū)段(3)，其特征在于，成型工具(20)具有兩個(gè)以上、很大程度上包圍住金屬套筒(10)的、在徑向方向上可以運(yùn)動(dòng)的加熱的壓模(22a-f)。
10.按權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，設(shè)有一個(gè)對(duì)置環(huán)(26)，壓模(22a-f)嚙入該對(duì)置環(huán)里，其中壓模(22a-f)的外表面貼靠在對(duì)置環(huán)(26)的內(nèi)表面(27)上；而且對(duì)置環(huán)(26)和壓模(22a-f)可以相對(duì)地在軸向方向上運(yùn)動(dòng)。
11.按權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于，每個(gè)壓模(22a-f)具有一個(gè)向著自由端逐漸變細(xì)的區(qū)段(22a’-22f’)。
12.按權(quán)利要求9或11中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所有壓模段(22a’-f’)的整個(gè)外表面(24)是平截頭圓錐形或者角錐臺(tái)形的。
13.按權(quán)利要求9或12中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，對(duì)置環(huán)的外表面(24)和/或內(nèi)表面(27)設(shè)有一層滑動(dòng)涂層。
14.按權(quán)利要求9至13中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，壓模(22a-f)在徑向方向上彈動(dòng)地支承住。
15.按權(quán)利要求9至14中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，壓模(22a-f)可以克服一個(gè)徑向指向外的彈簧力而徑向向里運(yùn)動(dòng)。
16.按權(quán)利要求9至15中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，成型工具(20)具有一個(gè)管形體(21)，它具有一個(gè)設(shè)有縱向切槽(23)的端部區(qū)段；而且通過縱向切槽(23)分開的管子扇形段是壓模(22a-f)。
17.按權(quán)利要求9至16中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，壓模(22a-f)通過一個(gè)感應(yīng)加熱器、加熱帶、加熱套和/或加熱筒(31)來加熱。
18.按權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，每個(gè)壓模(22a-f)設(shè)有一個(gè)加熱筒(31)。
19.按權(quán)利要求9至18中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，夾持座(40)可以在軸向方向上移動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法和一種裝置，用它們可以以簡單的方式快速制造光導(dǎo)纖維束的終端。這種方法規(guī)定將光導(dǎo)纖維束的端部區(qū)段與推入的套筒一起對(duì)套筒沒有壓力作用地裝入擠壓工具里并定好位，并在定位之后在徑向方向?qū)μ淄彩┘訅毫?。光?dǎo)纖維束的特征在于，光導(dǎo)纖維束1的位于外面的光導(dǎo)纖維4’至少局部嵌入到套筒10的材料里。借助于一個(gè)套筒10用來制造一個(gè)光導(dǎo)纖維束1的終端的裝置規(guī)定成型工具20至少具有兩個(gè)、很大程度上包圍住套筒10的、可以在徑向方向上運(yùn)動(dòng)的壓模22a－f。
文檔編號(hào)G02B6/38GK1707298SQ20051007813
公開日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2005年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月12日
發(fā)明者H·魯塞爾特, T·亨里希 申請(qǐng)人:肖特股份有限公司