穿孔的套式連接器的製作方法
2023-09-15 01:01:40
專利名稱：穿孔的套式連接器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種套式連接器，該套式連接器以靠近或者接觸的關係把箍所保持住的光學纖維結合起來，尤其地，本發明涉及套形光學纖維連接器，該連接器形成有以給定模式進行布置的穿孔，從而沿著徑向可以進行彈性變形。
背景技術：
在電信技術中，當今所使用的許多光學纖維連接器的設計中安裝有精密的圓柱形陶瓷或者玻璃箍，這些箍安裝在光學纖維連接器中，從而結合用來進行信號傳輸的光學纖維。光學纖維的暴露端部結合在這些箍中的緊配合軸向孔中，並且這些箍的尖端被精加工來提供較小的插入損耗和後反射連接(back reflection connection)。與這些箍一起使用的連接器形成開口套的形狀。這種開口套式連接器的一個重要功能是使這些箍對中和對準。這些箍的對準主要在於使光學纖維的中心對準，從而降低插入損耗。開口套式連接器的另一個重要功能是提供合適的力來夾緊這些箍，換句話說，就是用預期的抽出力可以抽出這些箍。
目前，有許多不同種類的開口套式連接器在使用，所有這些連接器的作用是通過理想的力來夾緊箍，如作為例子的圖10(A)和10(B)所示一樣。
圖10(A)示出了一種傳統的開口套式連接器1，該連接器1沿著整個長度方向具有一個單軸向狹縫1』。由金屬或者氧化鋯製得的開口套式連接器1通過下面方法來形成沿著其整個長度切開圓柱形金屬或者氧化鋯套，或者把金屬片壓成具有縱向狹槽的圓柱形結構。根據夾緊機構的開口套式連接器，當這些箍插入到開口套式連接器1的相對端時，箍或者多個箍使該開口套式連接器1與該開口套式連接器1的中心軸線對稱地進行彈性變形。彈性變形使開口套式連接器1具有徑向回復力，該回復作為這些箍的夾緊力並且夾緊這些箍。開口套式連接器1由於彈性變形而改變了它的內徑，因此破壞了它的圓度。這使得在開口套式連接器1的內表面和這些箍的外表面之間形成了不均勻的表面接觸，在開口套式連接器1中，這就是在這些箍之間沒有對準(因此光學纖維沒有對準)的原因之一。
圖10(B)示出了另一種傳統的開口套式連接器2，它具有若干以規則的角度間隔進行布置的軸向狹縫2』，在這個例子中是六個。這些狹縫2』的長度超出開口套式連接器2的整個軸向長度的一半，並且從開口套式連接器2的相對端交替地進行延伸。具體地說，開口套式連接器2形成有從開口套式連接器2的相對端之一進行延伸，並且相互之間分開120度間隔的三個狹縫2a，及從開口套式連接器2的另一端處進行延伸並且相互分開120度間隔的三個狹縫2a，並且它們各自與從開口套式連接器2的一端處進行延伸的狹縫2』分開60度間隔。
具有兩個以上以固定的角度間隔布置，且從其相對端交替進行延伸的狹縫的開口套式連接器彈性不夠，並且必然導致這種開口套式連接器改變其內徑，這導致圓的破壞。
因為不足的彈性及圓的改變而導致光傳輸效率的降低，對於保持以連接關係來定位和保持的光學纖維的箍的軸向對準，這些現有技術的開口套式連接器是不理想的。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種形成有穿孔的套式連接器，該連接器具有包含所需彈性變形的彈性區域。
本發明的另一個目的是提供一種形成有穿孔的套式連接器，該連接器沒有圓改變，並且在安裝於其中的箍之間提供均勻的表面接觸。
本發明的另一個目的是提供一種使用電鑄過程來生產形成有穿孔的套式連接器的方法，該方法降低了生產成本。
本發明的上面目的通過一種形成有穿孔的套式連接器來實現，使用電鑄過程，使該連接器以金屬管的形式直接生產在電鑄型芯上。電鑄型芯由導電桿形成，該導電桿具有精加工成該套式連接器所需要的外表面和外徑，並且在它上面形成有非導電層，從而提供了非導電部分，這些部分在結構上與套式連接器的穿孔相同，這些部分根據套式連接器的穿孔的給定模式進行布置。
根據套式連接器的應用，形成有穿孔的套式連接器可以提供任何彈性，即把它放置在其它周圍、所需要的剛性，如選擇穿孔布置的模式所需要的一樣、穿孔的結構、穿孔排的數目、穿孔數目、孔面積比(穿孔的總面積與套式連接器的整個表面積之比)、套式連接器的厚度等。當套式連接器在它自己的彈性區域內產生圓周徑向彈性變形時，該彈性變形不同於傳統的開口套式連接器中由於套式連接器的狹縫進行局部膨脹所產生的彈性變形，該套式連接器相對於箍總是保持它的給定圓度和內徑。結果，套式連接器以靠近或者接觸的關係連接這些箍並且因此而連接這些箍所保持的光學纖維，沒有軸向對準的錯誤，並且以穩定、可靠的夾緊力使它們保持住。
與把中空的圓柱形管的內表面精加工成所需要的內徑和表面結構相比，很容易把電鑄型芯的外表面精加工成一直徑和表面結構。使用形成有許多電鍍部分的套式連接器的電鑄型芯可以高效、低成本地大批量生產套式連接器。
結合附圖進行閱讀，從根據優選實施例的下面描述中可以理解本發明的前面的和其它的目的及特徵，其中圖1是本發明優選實施例的套式連接器的側透視圖；圖2是在生產套式連接器的電鑄過程中使用的電鑄型芯的側視圖；圖3是在電鑄過程中用來保持電鑄型芯的型芯保持器的側視圖；圖4是型芯保持器上部的放大視圖；圖5是用來在電鑄型芯上生產套式連接器的電鑄裝置的示意圖；圖6是在其上形成有金屬層的電鑄型芯的局部的橫剖視圖；圖7A是表示套式連接器細節正視圖；
圖7B是表示套式連接器細節的側視圖；圖8是本發明的另一個優選實施例的階梯狀套式連接器的側視圖；圖9是在生產階梯狀套式連接器的電鑄過程中所使用的電鑄型芯的側視圖；圖10A是傳統開口套式連接器的透視圖；及圖10B是另一傳統開口套式連接器的透視圖。
具體實施例方式
詳細參照附圖，尤其參照圖1，圖1表示使用電鑄過程生產的本發明的一個實施例的套式連接器3，該套式連接器3形成有多個以預定幾何模式布置的圓形端部的穿孔3a、3b。作為例子，圖1所示的套式連接器3沿軸向具有六排以60度的固定圓周角間隔進行布置的穿孔3a和3b。每排包括以固定的軸向間隙布置的的三個整穿孔3a和一個半穿孔3b。這些穿孔3a和3b的排沿著相對的軸向交替變位，因此半穿孔3b從套式連接器3的相對端處交替地進行延伸。相應地，套式連接器3在每個相對端形成有三個以120度的圓周角度間隔而被分開的半穿孔3b。
根據套式連接器的目的所要求的彈性要求，限定出套式連接器3的尺寸大小，如穿孔布置的模式、穿孔的形狀、穿孔排的數目、穿孔的數目、孔面積比(穿孔的總面積與套式連接器的整個表面積之比)、厚度等等。
在套式連接器3被用來連接薄的圓形絲狀件如光學纖維和光學纖維保持聯接器的情況下，套式連接器3具有被精加工成如可以滿足滾針軸承針直徑設計要求的高等級表面結構的內表面。
具有高等級的內表面結構的套式連接器3由本發明的電鑄過程生產出。
電鑄過程本身在電鍍技術中是公知的。但是，生產套式連接器3的過程包括提供電鑄型芯的準備步驟，在該電鑄型芯上形成具有符合圖2所示穿孔布置的幾何形狀的非導電層。
參照圖2，表示用來生產套式連接器3的電鑄型芯10，該電鑄型芯10包括薄導電桿4和以給定形式形成於導電桿4上的非導電層5。導電桿4具有剛好等於套式連接器3的內徑的外徑，及外表面結構(surfacetexture)，該結構被精加工成具有這樣高的等級該等級可以滿足表面結構設計要求，例如可以滿足滾針軸承的針直徑的表面結構設計要求，即符合日本工業標準所限定的四個三角形光潔度符號的表面結構的等級，或者符合更高等級。
非導電層5被仿造有若干非導電的圓周環形部分6a和六排非導電的圓形端部的部分6b。每個鄰近的非導電圓周環形部分6a沿著軸向，以等於套式連接器3的給定長度的距離被分開，從而限定出若干區段。每個圓形端部的部分6b的形狀與圓形端部的整穿孔3a的相同。六排非導電的圓形端部的部分6b以60度的圓周角度間隔進行布置，並且沿著軸向交替變位，因此圓周環形部分6a每隔一排與這些圓形端部的部分6b相交。相應地，每排包括三個整圓形端部的部分6b和一個半圓形端部的部分6b。每個區段的半圓形端部的部分6b在該區段的相對端部上交替出現。因此，這樣形成的非導電層5具有以與每個區段中的套式連接器3的穿孔布置的形狀相同的幾何形狀布置的非導電部分6b。
導電桿4在各自鄰近的非導電圓周環形部分6a之間的區段中剩下一些用來在其上面進行電鍍的暴露導電區域4a。即，電鑄型芯4在每個鄰近非導電的圓周環形部分6a之間形成有若干電鍍部分4a，一個套式連接器3具有一個這樣的電鍍部分4a。
仿造的非導電層5可以通過任何公知的方法如印製、使用光阻材料的照像過程等來形成。
參照圖3到6，下面描述生產本發明的套式連接器3的過程。
如圖3所示，在使用電鑄方法在電鑄型芯10上生產出套式連接器3之前，把上述所製備的電鑄型芯10連接到非導電型芯保持架20上。型芯保持架20包括一通常為U形的保持體21、可拆開地擰到保持體21上部和下部臂上的上部保持固定結構22和下部保持固定結構23，及具有連接接頭25a的連接杆25。每一個上部和下部保持固定結構22和24具有內徑適合於安裝電鑄型芯10的一個相對端的孔。連接接頭25用來把保持體21連接到電馬達35中(參見圖5)。至少上部保持固定結構22和連接接頭25由導電件製成。如圖4所示，在把型芯10的下端插入到下部保持固定結構24中之後，調整上部保持固定結構22，從而在上端安裝電鑄型芯10的上端。固定螺釘24被固定到上部保持固定結構22的螺紋通孔22a中，從而把電鑄型芯10固定到保持體21上。
參照圖5，圖5示出了用來在電鑄型芯10的上生產套式連接器3的電鑄裝置30，該電鑄裝置30包括內裝有電解流體32的電解流體容器31、多個在電鍍條件下為陽極的鎳電極33、電源34、及具有包含連接接頭35b的軸35a的驅動馬達35。該電源34被連接到鎳電極33、導電連接杆25和驅動馬達35上。
具有連接到其中的電鑄型芯20的型芯保持架5通過連接接頭25a和35b之間的連接而被連接到驅動馬達35上。該電源34在該陽極和陰極，即在鎳電極33和通過連接杆25由型芯保持架20保持的電鑄型芯20之間供給商業直流電。該電源34也給該驅動馬達35供給商業直流電。當電鑄過程開始時，驅動馬達35被啟動，從而使型芯保持架5與連接到其中的、處於電解流體32內的電鑄型芯20一起進行旋轉。
進行傳統的電鑄過程，從而各自在電鑄型芯10的電鍍部分4a上沉積出圓柱形的金屬層12，同時電鑄型芯10進行旋轉。該電鑄出的金屬層12沿著軸向被非導電的圓周環形部分6a所分開。在完成電鑄過程之後，從導電桿4中除去該電鑄出的金屬層12，該金屬層12和非導電層15一起作為獨立的電鑄套式連接器3。
若干電極33被定位成可以防止該電鑄出的圓柱形金屬層12在整個電鍍部分4a上出現壁厚不均勻。電鑄條件被建立成可以提供具有適合使它容易從導電桿4中除去該電鑄套式連接器3的內部壓縮應力的電鑄套式連接器3。通過控制電解流體的密度、電解流體的pH值、施加的電鑄電流的強度及添加劑來得到需要的內部壓縮應力。
在該電鑄過程的一個試驗中可以使用多個電鑄型芯10。
圖6表示形成於導電桿4上的仿造非導電層5的非導電圓周環形部分6a的局部橫截面。該圓周環形部分6a具有被凸形地倒角或被弄圓的相對側邊緣。在電鑄過程中，金屬層12逐漸形成於電鍍部分4a上，而電鍍部分4a被成形成與穿孔布置的形狀互補。通過在特定控制下進行電鑄過程，可以把電鑄金屬層12的厚度控制到給定的厚度。在形成金屬層12過程中，從非導電層5的圓周環形部分6a的凸形倒角或者弄圓的邊緣在形狀上各自轉變成電鍍部分4a上的金屬層12的相對邊緣。
當電鑄過程完成時，該電鑄出的金屬層12和非導電層5被一起從電鑄型芯10中除去。最後所得到的產品是具有形成有以給定形式布置的穿孔3a、3b的圓柱形金屬套式連接器。金屬套式連接器在其內表面處被精加工成與該導電桿4一樣的表面結構。此外，該金屬套式連接器在相對端上設置有向內倒角或者弄圓的壁部。該非導電桿4可以被重複地用來提供電鑄型芯10。
具有以倒角或者弄圓的形狀形成的相對端壁的套式連接器不需要輔助機加工套式連接器，就可以在相對端壁上形成插入導向表面，並且不需要除去輔助機加工在相對端壁中所產生的溢料。
圖7A和7B作為例子示出了套式連接器3的細節，該套式連接器3用來安裝陶瓷或者玻璃箍，從而把用來進行信號傳遞的兩個分開的光學纖維相互連接起來。使用電鑄方法生產套式連接器3，其中，鎳氨基磺酸溶液被用作電解流體32。套式連接器3的尺寸大小為長度為7.253mm、外徑為1.53(D1)mm及內徑(D2)為1.247mm。內徑的允差為+0到-0.001mm之間。套式連接器3具有六排以60度的圓周間隔(α)布置的穿孔3a、3b。每排包括以0.4mm的軸向間隔(B)進行布置的兩個圓形端部的整穿孔3a和一個半穿孔3b。整穿孔3a具有2.3mm的長度(A)和0.3mm的寬度(C)。半穿孔3b具有1.4mm的長度(A』)和0.3mm的寬度(C)。該排的穿孔3a、3b相對於鄰排的穿孔3a、3b錯開一個等於2.7mm的間距(A+B)的一半距離。由於在插入具有1.25mm外徑的箍時所施加的外力作用，具有這些尺寸大小的套式連接器3具有接近1.5um的徑向彈性變形。根據套式連接器的徑向彈性變形的要求來改變總體尺寸大小。
在安裝這些箍以便以靠近或接觸關係把兩個分開的光學纖維相互連接起來的操作中，在通過一個相對端開始把箍插入到套式連接器3中時，該端上的箍在藉助於向內倒角或者弄圓的端壁來導向時在給定的彈性範圍內沿著徑向稍稍變形，並且進一步被壓進到套式連接器3中。以同樣的方式把另一箍插入到套式連接器3中。結果，在非彈性範圍內沒有伴隨變形和套式連接器3的圓度沒有伴隨改變的情況下，實現了插入這些箍。這達到了該箍的軸向精確對準，即，在套式連接器3中，使兩個光學纖維以靠近或者接觸的關係緊緊地接合在一起。
圖8示出了本發明的另一個實施例的階梯狀套式連接器100，該連接器100使用電鑄方法來生產，形成為一個整體件的階梯狀套式連接器100包括大直徑套部分100a、小直徑套部分100b和把大直徑套部分100a與小直徑套部分100b相互連接起來的連接部分100c。階梯狀套式連接器100形成有若干以預定幾何模式布置的圓形端部的穿孔103a和半圓形端部的穿孔103b。作為例子，階梯狀彈性套式連接器100沿軸向具有以60度固定圓周角度間隔布置的六排穿孔103a和103b。例如在這個實施例中，每排包括以固定的軸向間隙進行布置的四個整穿孔103a和一個半穿孔103b。這些穿孔103a和103b的排沿著相對的軸向交替變位，因此半穿孔103b從階梯狀套式連接器100的相對端處交替地進行延伸。相應地，階梯狀套式連接器100在每個相對端處形成有三個以120度圓周角度間隔分開的半穿孔103b。
圖9示出了用來生產出圖8所示的階梯狀套式連接器100的電鑄型芯110。該電鑄型芯110包括一具有大直徑部分104a的導電桿104、小直徑部分104b、連接部分104c、及以給定模式形成在導電桿104上的非導電層105。這些部分104a-104c具有剛好等於階梯狀套式連接器103相應部分內徑的外徑，並且被精加工成這樣高等級的外表面結構該等級可以滿足表面結構設計要求，例如結合前面實施例所描述的要求。
非導電層105被仿造有兩個沿著軸向以一個等於套式連接器103的給定長度的距離被分隔開的非導電的圓周環形部分106a，及六排布置在非導電圓周環形部分106a之間的非導電圓形端部的部分106b和106c。圓形端部的整個部分106b和圓形端部的半穿孔106c中的每一個各自具有與圓形端部的整穿孔103a和圓形端部的半穿孔103b相同的結構。六排非導電的圓形端部的部分106b和106c以60度的圓周角度間隔進行布置，並沿著軸向交替變位，因此圓周環形部分106a每隔一排與這些半圓形端部的部分106c相交。相應地，每排包括四個整圓形端部的部分106b和一個半圓形端部的部分106c。半圓形端部的部分106b在每端上交替出現。因此形成的非導電層105具有以與套式連接器103穿孔布置形狀相同的幾何形狀布置的非導電部分106b和106c。剩下暴露的導電桿104的部分是用來進行電鍍的導電區域106c。
以與前面所描述的相同方式，使用電鑄過程來使階梯狀套式連接器103形成於電鑄型芯上。
階梯狀套式連接器103可以安裝具有不同直徑的圓柱形陶瓷或者玻璃箍，以連接用來進行信號傳輸的光學纖維。
如上所述，根據本發明，形成有穿孔的套式連接器提高了夾緊力、彈性和剛性所需要的設計自由度。此外，即使壓配合箍時，也可以防止具有穿孔的套式連接器產生非彈性變形和圓度變化，因此這些箍所保持的光學纖維被緊緊地結合在一起，並且在套式連接器內以靠近或者接觸的關係沿著軸向相互對準。尤其地，在壓配合具有不同直徑的箍時，儘管形成有穿孔的階梯套式連接器在相對端上被迫進行不同的變形，但是這種變形沿著徑向是彈性的和均勻的，因此這些具有不同直徑的箍在階梯狀套式連接器內相互沿軸向精確對準。
作為電鑄金屬產品，形成有穿孔的套式連接器具有精加工成各種尺寸大小的內表面，及從精確精加工過的電鑄型芯中轉變來的表面結構。這避免了額外和直接精加工套式連接器的內表面。此外，在具有許多由非導電層限定的電鍍部分的電鑄型芯上生產出形成有穿孔的套式連接器。這就不需要額外機加工套式連接器來在套式連接器內以給定模式形成穿孔，從而除去了額外機加工在相對端壁和沿著穿孔的邊緣處所形成的溢料。因此，藉助於簡單的省力和有效方法，可以以較低費用實現大批量生產形成有穿孔的套式連接器。
應該知道，儘管根據優選的實施例描述了本發明，但是本領域普通技術人員可以想到落入本發明的範圍和精神實質內的各種其它實施例和變形，而這些其它實施例和變形用下面的權利要求來覆蓋。
權利要求
1.一種用來安裝保持光學纖維的箍的套式連接器，所述套式連接器是使用電鑄過程，在形成有非導電層的給定模式的電鑄型芯上生產的，所述套式連接器包括一圓柱形中空金屬管，其具有從所述電鑄型芯中所轉變來的內徑和內表面結構；及若干穿孔，根據所述圓柱形中空金屬管中的非導電層的所述給定模式形成這些穿孔，從而提供在規定的彈性區域內沿著圓周徑向具有彈性變形的所述套式連接器。
2.如權利要求1所述的套式連接器，其特徵在於，所述穿孔布置成若干軸向排。
3.如權利要求2所述的套式連接器，其特徵在於，每個所述排包括若干整穿孔和一個半穿孔，該半穿孔從所述彈性圓柱形中空管的任何一個相對端處進行延伸。
4.如權利要求3所述的套式連接器，其特徵在於，每個所述的整穿孔具有圓形端部的結構。
5.如權利要求3所述的套式連接器，其特徵在於，所述圓柱形中空金屬管具有大內徑部分、小內徑部分和在所述大內徑部分和所述小內徑部分之間延伸的連接部分。
6.如權利要求3所述的套式連接器，其特徵在於，所述連接部分相對於所述大內徑部分和所述小內徑部分進行傾斜。
7.一種生產具有若干穿孔的套式連接器的電鑄方法，這些穿孔以給定的模式形成，從而提供具有理想的彈性變形的套式連接器，該連接器用來安裝保持光學纖維的箍，所述方法包括這些步驟提供由導電桿形成的電鑄型芯，該導電桿具有套式連接器的內表面所需要的外表面結構和外徑；在所述電鑄型芯上形成非導電層，從而提供非導電部分，這些非導電部分在結構上與所述套式連接器的所述穿孔相同，並且根據所述套式連接器的穿孔的所述給定模式進行布置；通過電鑄方法在所述電鑄型芯上電鍍出規定厚度的電鑄金屬層；及從所述電鑄型芯上除去所述電鑄金屬層和所述非導電層，因此提供了作為所述套式連接器的金屬管，該套式連接器具有從所述電鑄型芯中所轉變來的內表面結構和內徑，並在規定的彈性區域內具有彈性變形。
8.如權利要求7所述的電鑄方法，其特徵在於，所述非導電層為若干所述圓柱形套式連接器提供了所述非導電部分，非導電的圓周環形部分使所述非導電層沿著軸向分成所述穿孔圓柱形套的若干部分。
全文摘要
一種圓柱形套式連接器，用來安裝保持光學纖維的箍，其形成有若干以給定模式布置的穿孔，從而在規定的彈性區域內可以進行彈性變形。使用電鑄方法在圓柱形電鑄型芯上生產出套式連接器，該電鑄型芯包括具有與套式連接器所需要的內表面結構相同的外表面結構的導電桿，及形成於導電桿上的非導電層；從而提供了非導電部分，這些非導電部分在結構上與這些穿孔相同，並且根據圓柱形套式連接器的穿孔的給定模式進行布置。
文檔編號C25D1/02GK1421715SQ0214247
公開日2003年6月4日 申請日期2002年9月20日 優先權日2001年9月21日
發明者渡邊瑛二, 中村謙治 申請人:旺電舍株式會社, 三和滾針軸承株式會社