CN1707298A - 用于制造一种光导纤维束的终端的方法以及适合于此的挤压工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方法和一种装置，用它们可以以简单的方式快速制造光导纤维束的终端。这种方法规定：将光导纤维束的端部区段与推入的套筒一起对套筒没有压力作用地装入挤压工具里并定好位，并在定位之后在径向方向对套筒施加压力。光导纤维束的特征在于，光导纤维束1的位于外面的光导纤维4’至少局部嵌入到套筒10的材料里。借助于一个套筒10用来制造一个光导纤维束1的终端的装置规定：成型工具20至少具有两个、很大程度上包围住套筒10的、可以在径向方向上运动的压模22a－f。

Description

用于制造一种光导纤维束的终端 的方法以及适合于此的挤压工具
本发明涉及一种制造光导纤维束终端的方法，其中在光导纤维束的端部推入一个套筒并使该套筒在一个成型工具里至少在压力作用下在端部上压紧。本发明也涉及一种按照权利要求15的前序部分所述的制造终端的装置以及一种光导纤维束本身。
为了传导光常常应用柔性的由许多光导纤维组成的光导体，即所谓光导纤维束。单根纤维通常在一个共同端部汇总在一个套筒里，该套筒例如固定在一个用于照明的光源里。
众所周知，单根纤维通过粘结相互连接并与一个推入的套筒连接，但另一种方法也可以将各个纤维在共同的套筒里相互熔化在一起。
JP 3144601 A1叙述了一种方法，用此方法可以生成一种光导纤维束端部。为此将光导纤维束端部加热并推入一个逐渐变细的孔里。因而使整个纤维束的直径变细并使纤维压缩在一起。
DE 2 630 730 A1也对此有所涉及。在该专利中规定附加地在纤维束的终端侧的端部上装有一个金属套筒。将纤维束与套筒一起推入一个逐渐变细的孔里，这个孔设于一个挤压部件里。由于光导纤维束的装有套筒的端部轴向移动，同时作用以温度，那么通过套筒就使光导纤维束的端部变形。
专利DE 19 855 958 A1同样也规定：光导纤维束的终端侧的部分装有一个金属套筒并接着将后者固定在一个夹紧装置里。具有逐渐变细的内径的一个成型工具在向着套筒的轴向方向上运动，并在向六边形包装里输入热量时输送纤维端部。在成型工具的内壁和套筒之间有一个间隙，其中通过在纤维束的头部侧端部的一个环形区段将热量输入纤维端部。此时进行变形过程，应使光导纤维束和金属套筒之间不发生玻璃与金属的封接。
在该方法中不利的是：当装入套筒时必须在光导纤维上施加一个轴向压力，这可能造成至少位于外面的光导纤维的损坏。此外必须使套筒设计得相应地稳固，因而一方面必须选钢那样的材料，另一方面需要大的壁厚。
在专利DE 32 47 500 A1和DE 37 44 367C1中都规定，借助于一个具有液态玻璃的环形活塞对一个位于套筒里的光导纤维束压力注塑包封。这种方法的设备费用较高。
按照GB 1 595 163使一个由热塑性塑料制成的端部套筒通过借助于一个两件式的超声触头(Sonotrode)进行超声波焊接与玻璃纤维束的保护套和纤维束连结起来，该保护套由热塑性材料制成。
US 3 914 015叙述了纤维连接器。该装入纤维连接器里的端部套筒由可收缩金属制成，当温度约为75℃时将其收缩到纤维端部上。
US 5 222 180描述了一种在由聚合物纤维制成的纤维束中的端部部分的制造方法。将纤维冷拉伸并且推入一个套筒里，然后加热。在加热时它们试图恢复其原始的结构并填满该套筒横断面。
本发明的任务是提供一种方法和一种装置，它们可以允许以简单的方式实现一种光导纤维束终端的快速制造。本发明的任务还包括提供一种经改善的由玻璃纤维制成的光导纤维束，它与套筒之间有明显更加牢固的配合。
一种光导纤维束终端的制造方法的特征在于，由玻璃纤维制成的光导纤维束的端部区段与推入的套筒在对套筒没有压力作用之下被装入一个具有多于两个加热压模的挤压工具里并进行定位，而且在定位之后借助于压模只是在径向方向上对套筒施加一个压力。
挤压力同时作用在套筒的整个待挤压的外表面上。这与挤压工具的一种轴向推移和一种在径向方向上继续进行的挤压过程，即背景技术中的情况不同，从而大大节省了时间。挤压时间可由分钟范围降低到秒的范围。
另外一个优点在于，尤其是光导纤维束的位于外面的纤维无论如何都不受轴向载荷，因此就避免了光导纤维的损坏。因为不必再担心在加工过程中由于轴向力会使套筒突然折弯，因此套筒材料就不再需要具有在现有技术中所必要的稳定性了。因此可以使用壁厚小，由延性材料制成的套筒。
与通常作为旋转零件的套筒不同，通过按本发明的方法也就可以使用由价廉的材料，例如黄铜制成的深拉伸套筒。
深拉伸的套筒可以制成比对于旋转零件时的情况来说明显更小的外径，因而即使外径在几个mm范围内的光导纤维束也可以设置一个套筒。
因为没有了轴向载荷可以使用薄壁的套筒并因此可以使光导纤维束的外形尺寸较小，因此拓展了新的应用范围。光导纤维束的终端可以集成在现有的具有标准化的外形尺寸的插接连接中。因此光导纤维束的终端可以被用于汽车工业所用的按照MOST标准的插头。也可以使用更加简单的套筒几何形状，而且例如也可以使用没有环形轴环的套筒，因为在轴向方向上套筒不再需要固定了。
最好在推入套筒时并不使端部区段的光导纤维相互挤压。虽然使纤维固定住，但并不处于压配合。避免了在推入套筒时使光导纤维承受轴向载荷。
在制造一种光导纤维束的终端时，在这种纤维束中光导纤维由玻璃制成并应用一个金属套筒，将套筒最好加热到500℃-700℃，尤其是到550°-650°。
因为热量输入也同时通过套筒的整个要变形的外表面来实现，因此同样也明显缩短了挤压时间。
光导纤维束的特征在于，光导纤维束的位于外面的光导纤维至少局部地嵌入到套筒材料里。
套筒最好由一种延性材料制成。由于套筒材料在加工过程中可以变形，因此位于外面的光导纤维就压入套筒的材料里，由此光导纤维与套筒材料啮合。因此在套筒和光导纤维之间实现了一种明显更加稳定的连接，这在明显较大的拉伸力时可以觉察到。
为了使这种嵌入可以实现，必须使套筒材料在进行加工时比光导纤维更软或者塑性更好。套筒最好由金属，尤其是由黄铜或由玻璃制成。
套筒的壁厚最好为0.3-0.4mm。该壁厚尤其适合于≥0.5mm的较小外径。套筒的优选外径可为0.5-25mm。因此覆盖了光导纤维束直径的一个大的带宽。
在最简单的实施形式中套筒可以是圆柱形的并且只是由一个管子区段制成。
最好只是挤压一段套筒。
如果套筒也在挤压之前具有一个直径较大的和一个直径较小的套筒区段的话，那么前面所述是有利的，因为直径较大的区段可以用作纤维束端部推入时的引入段。
借助于一个套筒用于制造光导纤维束的终端的装置的特征在于，成型工具具有两个以上的、很大程度上包围住套筒的、在径向方向上可以运动的压模，从而可保证尽可能全方位地围住套筒，最好使用六个压模。
径向方向的概念是指一个垂直于套筒纵轴线的方向。
最好设有一个对置环，压模嵌入该对置环里，其中压模的外表面最好贴靠在对置环的内表面上，而且对置环和压模可以相对地在轴向移动。
轴向方向是指套筒纵向轴线的方向，这与成型工具的纵向轴线是相同的。当对置环和压模轴向相对移动时使压模径向向里运动。
对置环可具有一个圆锥形内表面，它在压模的端面边或者在压模的外表面上滑动。
每个压模最好具有一个向着自由端逐渐变细的区段。
所有压模的整个外轮廓可以是平截头圆锥形或者角锥台形。这样在压模的外表面上形成一个滑动面，对置环的内表面可以在这滑动面上滑动。
为了使滑动更容易或者说减小构件的摩损，对置环的内表面和/或压模的外表面可以设有一层耐高温滑动涂层，尤其由钛或者铝氮化物制成。
压模最好在径向方向上弹动地支承住。此时有利的是：如果压模可以克服一个径向向外的弹簧力而径向向里运动的话。挤压过程之后通过弹簧力使压模回复至其打开的初始位置上。
成型工具最好是一种管形体，它具有一个设有纵向切槽的端部区段。该由纵向切槽所分开的管子扇形段设计成压模。管子扇形段以此方式弹动地布置在管形体上。
成型工具至少具有一个加热装置。所述加热装置可以包括有一个感应加热器、加热带和/或加热筒。由于挤压金属套筒时所需要的温度比较高，因此有必要使成型工具由一种耐热材料制成。
按照一种优选的实施形式，每个压模都装有一个自身的加热筒。
所述装置也包括一个用于固定住光导纤维束端部区段的夹持座。
所述夹持座最好可以在轴向方向上移动。如果对置环和/或压模外表面的摩损一直加大，以至于必须加大构件的轴向移动的话，那么这种可移动性就是特别有利的。套筒外形尺寸的公差和光导纤维束端部的外形尺寸的公差也可以通过在对置环和压模之间的较大的滑动行程来补偿。光导纤维束的夹持座是可移动地而且必要时也是弹动地支承的，这承受了轴向作用的力，因此有效地避免了光导纤维的损坏。
以下根据附图详细说明本发明的实施例。
附图所示为：
图1：用于制造一种光导纤维束终端的装置的一个剖视图；
图2：挤压工具的一个透视图；
图3：图2所示的按另外一种实施形式的挤压工具的端面的俯视图；
图4：压上套筒后的一个光导纤维束的端面的局部俯视图。
图1示出了用于制造光导纤维束的终端的一种装置的剖视图。在图1左边部分可见带有一个保护套2的光导纤维束1，其中光导纤维束的端部区段3将保护套2去掉。在该端部区段3上和保护套2的端部上推入一个套筒10，它有一个直径较大的区段12和一个直径较小的区段13。在直径较大的区段12的后端上还成形出一个轴环11，然而它对于制造工艺来说没有什么意义，也可以没有。套筒10在直径较大的区段12的范围里由一个夹持座40固定住，该夹持座可以在轴向方向上，也就是在纵轴线5的方向上移动并弹动地支承住(未示出)。
套筒10的直径较小的区段13的前面要挤压的区段25装入在一个成型工具20里，该成型工具具有一个管形体21，它具有多个压模22a-f，如在图2中所示那样。
管形体21如在图2中所示那样，设有总共6个分布于圆周上的纵向切槽23，因而形成六个管子扇形段或者压模22a-f，它们在自由端各自具有逐渐变细的区段22a’-22f’。压模22a-f因此弹动地布置在管形体21上并能在径向方向上运动。所有压模22a-f的整体在逐渐变细的区段22a’-22f’里具有一种圆锥形或平截头圆锥形的外轮廓，其中圆锥形外表面24与一个图1中所示的对置环26共同作用。
对置环26具有一个同样也是圆锥形的内表面27，它在对置环26和成型工具20轴向移动时就在压模22a-f的外表面24上滑动。对置环26和压模22a-f的接触面可以设有一层滑动涂层。
对置环26还具有一个有圆柱形内表面28的圆柱形区段，它有利于成型工具的轴向导向移动。由于对置环26和/或成型工具20的轴向移动使压模在径向方向上(见箭头)运动，因此使套筒10在光导纤维束端部3上受挤压。
在这里所示的图1的实施形式中所述装置设有一个加热套30，它紧贴在对置环26的外面。
图3是一个成型工具的端面的俯视图。在此实施形式中每个压模22a-f都配有一个自身的加热筒31。
在图4中示出了光导纤维束1连同套筒10的端面侧端部的一个俯视图的局部放大图。由于将套筒10在光导纤维4上挤压就使套筒10的内表面发生变形，使得位于外面的光导纤维4’压入到套筒10的材料里并局部嵌入套筒10的材料里。因此保证了在光导纤维4’和套筒材料之间形成稳固的连接，这就明显提高了抽拉力。纤维4，4’在该挤压过程中有点变形，但其中光导纤维4并未发生熔化，而是始终附着住或粘附住。
附图标记列表
1        光导纤维束
2        保护套
3        端部
4        光导纤维
4’               位于外面的光导纤维
5        纵轴线
10       套筒
11       轴环
12       直径较大的区段
13       直径较小的区段
20       成型工具
21       管形体
22a-f    压模
22a’-f’逐渐变细的区段
23       纵向切槽
24       平截头圆锥形外表面
25       挤压区段
26       对置环
27       圆锥形内表面
28       圆柱形内表面
30       加热套
31       加热筒
40       夹持座

Claims (19)

1.制造一种光导纤维束的终端的方法，其中在光导纤维束的端部区段推入一个套筒并使套筒在一个成型工具里至少在端部作用有压力的情况下进行挤压，其特征在于，由玻璃纤维制成的光导纤维束的端部区段与推入的套筒一起在套筒上不加压时装入一个具有两个以上加热的压模的挤压工具里并进行定位，并且在定位之后借助于压模只在径向方向上在套筒上施加一个压力。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，当推入套筒时端部区段的光导纤维相互不挤压。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，应用一种由延性金属，尤其是黄铜制成的套筒。
4.按权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，将套筒加热到500℃至700℃的温度。
5.按权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，进行挤压直至形成纤维束的无楔形的端部。
6.具有一个固定在至少一个端部区段上的金属套筒(10)的光导纤维束，其特征在于，光导纤维由玻璃制成，而且光导纤维束(1)的位于外面的光导纤维(4’)至少局部地嵌入到金属套筒的材料里。
7.按权利要求6所述的光导纤维束，其特征在于，金属套筒(10)由延性金属，尤其由黄铜制成。
8.按权利要求6或7所述的光导纤维束，其特征在于，金属套筒(10)的壁厚为0.3mm至0.4mm。
9.借助于一个套筒(10)用来制造一个光导纤维束(1)的终端的装置，它具有一个用来固定一个光导纤维束(1)的端部区段(3)的夹持座(40)和一个成型工具(20)，在该成型工具里套筒(10)可以压向光导纤维束(1)的端部区段(3)，其特征在于，成型工具(20)具有两个以上、很大程度上包围住金属套筒(10)的、在径向方向上可以运动的加热的压模(22a-f)。
10.按权利要求9所述的装置，其特征在于，设有一个对置环(26)，压模(22a-f)啮入该对置环里，其中压模(22a-f)的外表面贴靠在对置环(26)的内表面(27)上；而且对置环(26)和压模(22a-f)可以相对地在轴向方向上运动。
11.按权利要求9或10所述的装置，其特征在于，每个压模(22a-f)具有一个向着自由端逐渐变细的区段(22a’-22f’)。
12.按权利要求9或11中任意一项所述的装置，其特征在于，所有压模段(22a’-f’)的整个外表面(24)是平截头圆锥形或者角锥台形的。
13.按权利要求9或12中任意一项所述的装置，其特征在于，对置环的外表面(24)和/或内表面(27)设有一层滑动涂层。
14.按权利要求9至13中任意一项所述的装置，其特征在于，压模(22a-f)在径向方向上弹动地支承住。
15.按权利要求9至14中任意一项所述的装置，其特征在于，压模(22a-f)可以克服一个径向指向外的弹簧力而径向向里运动。
16.按权利要求9至15中任意一项所述的装置，其特征在于，成型工具(20)具有一个管形体(21)，它具有一个设有纵向切槽(23)的端部区段；而且通过纵向切槽(23)分开的管子扇形段是压模(22a-f)。
17.按权利要求9至16中任意一项所述的装置，其特征在于，压模(22a-f)通过一个感应加热器、加热带、加热套和/或加热筒(31)来加热。
18.按权利要求17所述的装置，其特征在于，每个压模(22a-f)设有一个加热筒(31)。
19.按权利要求9至18中任意一项所述的装置，其特征在于，夹持座(40)可以在轴向方向上移动。
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