Die Erfindung betrifft einen Stecker für einen Lichtwellenleiter gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige Stecker sind heute bereits weit verbreitet und in der Praxis haben sich bereits bestimmte Normen durchgesetzt. Der Steckerstift wird in eine Zentrierhülse geschoben, in welcher der Lichtwellenleiter auf ein benachbartes Lichtwellenleiter-Endstück positioniert wird. Während der Steckerstift primär der Positionierung des Lichtwellenleiters dient, hat der Steckerkörper vor allem die Funktion, das Kabel festzuhalten und gleichzeitig auch die Verbindung des Lichtwellenleiters mit dem Steckerstift zu schützen.
Die bekannten Stecker sind vorwiegend aus Metall gefertigt. In einzelnen Fällen wurden zwar bereits Kunststoffteile am Stecker verwendet. Probleme entstanden jedoch bei der Herstellung, weil entweder nicht die gewünschte Massgenauigkeit erzielt wurde, oder weil die Herstellung und/oder die Montage des Steckers zu aufwendig war. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Stecker der eingangs genannten Art zu schaffen, der auf einfachste Weise in grossen Stückzahlen preiswert hergestellt werden kann und der eine hohe Massgenauigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem Stecker gelöst, der die Merkmale im Anspruch 1 aufweist. Die separate Fertigung von Steckerkörper und Steckerstift erlaubt es, bei höchster Massgenauigkeit den Steckerkörper aus einem thermoplastischen Material zu giessen. Die Aufteilung des Steckers in zwei verschiedene Materialien für den Steckerstift einerseits und für den Steckerkörper andererseits ermöglicht es, den Steckerstift aus einem relativ harten und abriebfesten Material von hoher Massgenauigkeit zu fertigen, während der Steckerkörper seinen Funktionen entsprechend aus einem anderen Material hergestellt werden kann, das etwas elastischer ist. Der Steckerkörper kann als Spritzgussteil hergestellt werden, wobei die feste Verbindung eine kompakte Einheit zwischen Steckerstift und Steckerkörper gewährleistet.
Besonders vorteilhaft erstreckt sich der Steckerkörper, einen durchgehenden Hohlraum bildend, im Inneren des Steckerstiftes einstückig bis an die Stirnseite, wobei die Bohrung in dem zum Steckerkörper gehörenden Materialabschnitt angeordnet ist. Der Lichtwellenleiter ist derart bis an seine Endfläche vollständig vom Material des Steckerkörpers umgeben. Diese Ausgestaltung hat ausserdem spritzgusstechnische Vorteile.
Das Lichtwellenleiterkabel kann besonders vorteilhaft fixiert werden, wenn der Hohlraum im Innern des Steckers in Abschnitten mit verschiedenen Durchmessern ausgebildet ist und wenn er einen mittleren Abschnitt für die Aufnahme des den Lichtwellenleiter unmittelbar umgebenden Schutzmantels sowie einen Endabschnitt mit grösserem Innendurchmesser für die Aufnahme des Kabelaussenmantels aufweist. Die Übergänge zwischen den einzelnen Abschnitten können sich konisch verjüngend und/oder gerundet ausgebildet sein, so dass die Lichtleitfaser beim Einführen ohne Widerstand bis an die Stirnseite durchführbar ist. Das Kabel wird dabei vorzugsweise im Stecker verklebt. Wenn der mittlere Abschnitt für die Aufnahme des Schutzmantels wenigstens teilweise einen etwa polygonalen Querschnitt aufweist, kann der Schutzmantel besser eingeschoben werden.
Auch bei einem relativ starken Übermass des Schutzmantels kann dessen Material in die Ecken des Polygons ausweichen, was das Einführen des Schutzmantels wesentlich erleichtert. Der etwa polygonale Querschnitt kann am einfachsten durch drei in einem Winkel zueinander angeordnete Flächen gebildet werden, die tangential zum kreisförmigen Schutzmantel des Lichtwellenleiters verlaufen. Dadurch entsteht ein etwa dreieckiger Querschnitt, wobei aber auch mehr als drei Flä chen bzw. mehr als drei Ecken denkbar wären. Allerdings sollte sich das Polygon nicht dem Kreisquerschnitt des Schutzmantels annähern, da sich dieser sonst nicht mehr ausreichend im Querschnitt verformen kann.
Der Steckerstift hat vorzugsweise wenigstens eine Verankerungsrippe, die über den gesamten Umfang oder nur über einen Teil des Umfangs verläuft und die in den Steckerkörper eingebettet ist. Diese Einbettung gewährleistet einen absolut sicheren Sitz auch bei grösseren Zugspannungen zwischen Steckerstift und Steckerkörper. Der Steckerstift kann ebenfalls aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein, wobei es sich um ein thermoplastisches Material handeln kann, das sich ebenfalls giessen lässt. Der Steckerstift selbst könnte aber, wie bisher an sich bekannt, auch aus einem Metall oder aus einem metallischen Sinterwerkstoff wie z.B. Hartmetall oder aus einem Keramikwerkstoff gefertigt sein.
Der Steckerkörper besteht vorzugsweise aus einem Flüssig-Kristall-Polymer (LCP, Liquid Crystal Polymer), das sich auch bei sehr dünnwandigen Teilen gut vergiessen lässt und das gute mechanische Eigenschaften aufweist. Auch der Steckerstift kann aus dem gleichen Werkstoff gefertigt sein, wobei ggf. unterschiedliche mechanische Werte eingestellt werden. Die Kunststoffmasse kann mit pulverförmigen oder faserförmigen Füllstoffen zur Erhöhung der Abriebfestigkeit durchsetzt sein. Weitere Einzelheiten über den Werkstoff sind z.B. beschrieben in "Nowak Walter, Synthetic 7/1987, CH-Goldach".
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Steckers der eingangs genannten Art. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zuerst der Steckerstift als vorzugsweise hohlzylindrischer Körper gefertigt wird, und dass anschliessend der Steckerkörper an den Steckerstift derart angegossen wird, dass eine kraftschlüssige Verbindung entsteht, wobei ein Kernteil in den Steckerstift eingeführt wird, das zusammen mit der Innenwand des Steckerstifts einen Formhohlraum bildet, der sich bis an die Stirnseite des Steckerstifts erstreckt. Während bei diesem Verfahren der Steckerstift selbst aus einem beliebigen Material gefertigt sein kann, erlaubt das Angiessen eine äusserst rationelle Fertigung, die z.B. in Mehrfachwerkzeugen durchgeführt werden kann.
Der Steckerstift selbst bildet zusammen mit dem Kernteil eine Begrenzungsfläche des Gussformhohlraums, so dass im Innern des Steckerstifts bis an dessen Stirnseite gegossen werden kann. Eine besonders rationelle Fertigung wird ausserdem erreicht, wenn die Bohrung für den Lichtwellenleiter in den zum Steckerkörper gehörenden Materialabschnitt eingegossen wird. Damit erübrigen sich nachträgliche Arbeitsschritte für das Aufbohren des Steckerstiftes. Die Bohrung kann vielmehr passgenau eingegossen werden, so dass ein nachträgliches Positionieren und Fixieren der Faser in der Bohrung nicht mehr nötig ist. Ausserdem sind Massabweichungen durch Materialschwund äusserst gering, da der Formhohlraum an der Stirnseite einen sehr kleinen Durchmesser hat.
Der fertige Steckerstift kann in die Kavität eines Spritzgusswerkzeuges eingesteckt werden und anschliessend kann der Steckerkörper gegossen werden. Dies wird vor allem in den Fällen unumgänglich sein, in denen der Steckerstift aus einem nicht giessfähigen Material hergestellt ist. Ausserdem können die Steckerstifte zunächst einer Qualitätskontrolle unterzogen werden, bevor sie weiterverarbeitet werden.
Es wäre aber auch denkbar, dass der Stecker in einer Spritzgussform zur Herstellung von Formkörpern aus mindestens zwei Kunststoffarten hergestellt wird, wobei in einem ersten Formhohlraum mit einer ersten Kunststoffmasse zuerst der Steckerstift gegossen wird und anschliessend durch Verschieben von Werkzeugteilen ein zweiter Formhohlraum gebildet wird, in den mit einer zweiten Kunststoffmasse der Steckerkörper gegossen wird. Dieses an sich bekannte sequentielle Spritzgiessverfah ren ist beispielsweise in der EP-A 79 676 beschrieben. Es erlaubt relativ hohe Schusszahlen bei insgesamt geringeren Werkzeugkosten.
Die Erfindung betrifft schliesslich auch noch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Steckers der eingangs genannten Art, die gekennzeichnet ist durch wenigstens ein Kernteil zur Bildung der Innenkontur des Steckers, wenigstens ein erstes Formteil zur Bildung eines ersten Abschnittes der Aussenkontur des Steckers, wenigstens ein zweites Formteil zur Bildung eines zweiten Abschnittes der Aussenkontur des Steckers, eine Haltevorrichtung am zweiten Formteil zur Aufnahme eines vorfabrizierten, hohlzylindrischen Steckerstiftes, wobei die beiden Formteile unter Einbezug des Steckerstiftes zur Bildung eines Formhohlraumes für den Steckerkörper gegeneinander pressbar sind, und wobei das Kernteil in die Haltevorrichtung bzw. in den darin gehaltenen Steckerstift hineinragt.
Dieses Werkzeug erlaubt es, auf besonders einfache Weise den Steckerstift im Spritzgiessverfahren kraftschlüssig in den Steckerkörper einzugiessen, wobei die Gussmasse bis an die Stirnseite des Steckerstiftes vordringen kann.
Um auch die Bohrung für den Lichtwellenleiter unmittelbar durch den Spritzgussprozess zu formen, kann an der Spitze des Kernteils oder am zweiten Formteil eine den Formhohlraum durchdringende Nadel angeordnet sein. Die Lage dieser Nadel im geschlossenen Gusswerkzeug entscheidet über die Zentrizität des Lichtwellenleiters relativ zum Aussenmantel des Steckerstifts. Da die herzustellende Bohrung möglichst passgenau sein soll, hat die Nadel in der Regel einen äusserst geringen Durchmesser von weniger als 2/10 mm. Eine exakte Positionierung der Nadel im geschlossenen Werkzeug erfolgt vorteilhaft dadurch, dass sie am zweiten Formteil angeordnet ist und dass sie bei geschlossenen Formteilen in einer Bohrung an der Spitze des Kernteils geführt ist.
In bestimmten Fällen könnte allerdings die Nadel auch an der Spitze des Kernteils angeordnet sein, während die Bohrung am zweiten Formteil vorgesehen ist. Die Bohrung für die Führung der Nadel ist vorzugsweise in einer Führungsbüchse aus einem abriebfesten, harten Werkstoff wie z.B. Hartmetall, Keramik, Saphir oder dergleichen angeordnet. Die Nadel ist vorzugsweise in einer Nadelhalterung lösbar befestigt, so dass sie bei Bedarf ausgewechselt werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend genauer beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemässen Stecker am Ende eines Lichtwellenleiterkabels,
Fig. 2 den Stecker gemäss Fig. 1, jedoch ohne Lichtwellenleiter,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Stirnseite des Steckers gemäss Fig. 2 in vergrösserter Darstellung,
Fig. 4 einen Querschnitt durch die Ebene I-I gemäss Fig. 2,
Fig. 5 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemässes Spritzgusswerkzeug in verkleinerter Darstellung,
Fig. 6 ein Detail aus Fig. 5 mit dem Querschnitt durch den Formhohlraum,
Fig. 7 die schematische Darstellung eines ersten Formhohlraums für die Herstellung des Steckerstifts, und
Fig.
8 eine schematische Darstellung eines zweiten Formhohlraums für die Herstellung des Steckerkörpers gemäss einem alternativen Herstellungsverfahren.
Die Fig. 1 bis 4 zeigen den Aufbau eines erfindungsgemässen Steckers, wobei Fig. 1 den fertig montierten Stecker zeigt. Der unmontierte Stecker gemäss den Fig. 2 bis 4 kann vom Kunden gemäss einer Montageanleitung selbst an das Ende eines Glasfaserkabels montiert werden.
Der Stecker 1 besteht im wesentlichen aus dem zylindrischen Steckerstift 2 und aus dem Steckerkörper 3, der in den Fig. 1 und 2 nicht in seiner vollen Länge dargestellt ist. Nicht dargestellt sind die Steckeraussenteile wie z.B. Überwurfmuttern, Knickschutz am rückwärtigen Steckerende, Stekkeraussengehäuse usw. Durchmesser und Länge des Steckerstifts 2 entsprechen einer der gängigen Normen, könnten evtl. aber auch speziellen Steckermassen angepasst sein. So müsste insbesondere der Querschnitt des Steckerstifts 2 nicht unbedingt kreisförmig sein. Der Steckerkörper 3 hat einen flanschartigen Steckeranschlag 15, an dem eine Positioniernase 16 angeordnet ist. Diese greift in eine entsprechende Aussparung am Steckergegenstück, so dass die winkelmässige Lage des Steckerstifts 2 im Stecker stets definiert ist.
Die Befestigung des Steckers im Steckergegenstück erfolgt entweder durch eine Verschraubung oder durch einen Bajonettverschluss.
Wie dargestellt ist der Steckerstift 2 an seinem kabelseitigen Ende vollständig in den Steckerkörper 3 eingebettet und kraftschlüssig mit diesem verankert. Eine umlaufende Verankerungsrippe 14 sorgt dafür, dass der Steckerstift 2 evtl. auch grössere Zugkräfte aufnehmen kann. Die freiliegende Aussenseite des Steckerstifts 2 könnte evtl. noch eine nicht dargestellte Entlüftungsspirale aufweisen.
Der Steckerstift kann je nach Anwendungszweck aus jedem beliebigen Material gefertigt sein. So beispielsweise aus Hartmetall, aus Keramik oder auch, wie nachfolgend noch beschrieben, aus einem Kunststoffmaterial.
Durch den gesamten Stecker 1 erstreckt sich ein axialer Hohlraum 9, der in verschiedenen Durchmesserabschnitten verläuft. Dieser Hohlraum ist durchwegs von einem Materialabschnitt 17 umgeben, der zum Steckerkörper 3 gehört, da sich dieser Materialabschnitt im Innern des hohlzylindrischen Steckerstifts bis an dessen Stirnseite 4 erstreckt. Diese Konfiguration verbessert nicht nur die Verankerung des Steckerstifts im Steckerkörper, sondern sie hat auch noch Vorteile bezüglich der Befestigung des Kabels im Stecker und bezüglich der Herstellung der Bohrung 5.
In einem Endabschnitt 12 ist der Hohlraum 9 als Hohlzylinder ausgebildet, der zur Aufnahme des Kabelaussenmantels 8 dient. Der Endabschnitt 12 verjüngt sich konisch zu einem mittleren Abschnitt 11 zur Aufnahme des Schutzmantels 7, der den Lichtwellenleiter 6 unmittelbar umgibt. Der mittlere Abschnitt hat in einem Anfangsbereich einen Aussendurchmesser, der etwa dem Innendurchmesser des hohlzylindrischen Steckerstifts 2 entspricht. In diesem Bereich ist der Querschnitt jedoch durch drei in einem Winkel von 60 DEG zueinander stehende Flächen 13 etwa dreieckig ausgebildet, wobei im Querschnitt ein gleichschenkliges Dreieck mit abgerundeten Eckpartien gebildet wird. In einem der Stirnseite 4 zugewandten weiteren Abschnitt 29 geht der Hohlraum 9 wieder in einen Hohlzylinder über, dessen Innendurchmesser etwa dem Aussendurchmesser des Schutzmantels 7 entspricht.
Wie aus den Fig. 2 und 4 ersichtlich ist, verlaufen die Flächen 13 etwa tangential zur Innenwand des Abschnitts 29. Diese Konfiguration hat den Vorteil, dass sich der elastische Schutzmantel 7 beim Einführen in den Stecker in die Ecken 30 des dreieckigen Mittelabschnitts 11 ausdehnen kann. Dadurch ist sichergestellt, dass auch bei grossen Toleranzabweichungen beim Aussendurchmesser des Schutzmantels 7 dieser immer klemmend erfasst wird, ohne dass das Einschieben Schwierigkeiten bereitet.
Vom hohlzylindrischen Abschnitt 29 verjüngt sich der Durchmesser wiederum konisch bis zur Bohrung 5, die den eigentlichen Lichtwellenleiter 6 konzentrisch zum Aussenmantel des Steckerstiftes 2 aufnimmt.
In Fig. 1 ist das stufenweise abisolierte Kabel sichtbar, wie es im Stecker 1 befestigt ist. Ganz vorne im Steckerstift 2 ist der Lichtwellenleiter 6 vollständig freigelegt. Der Schutzmantel 7 ist im mittleren Abschnitt 11 freigelegt, damit er an dieser Stelle klemmend und möglichst zentrisch gehalten wird. Der Aussenmantel 8 ist schliesslich über eine bestimmte Länge fest im Stecker 1 gehalten. Die Verbindung des stufenweise abisolierten Kabels mit dem Stecker 1 erfolgt durch einen Klebstoff 10, der vor dem Einschieben aufgetragen und dann ausgehärtet wird. Die Stirnseite 4 wird nach der Verbindung mit dem Kabel geschliffen bzw. poliert. Die Dimensionen des Steckers 1 sind äusserst gering, wobei jedoch höchste Anforderungen an die Masshaltigkeit gestellt werden.
So hat z.B. der Steckerstift 2 einen Aussendurchmesser von 2,5 mm, wobei eine maximal zulässige Minus-Toleranz von 0,0005 mm verlangt wird. Der Durchmesser der Bohrung 5 beträgt 0,126 mm mit einer maximalen Plus-Toleranz von 0,001 mm.
Anhand der Fig. 5 und 6 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Steckers gemäss Fig. 2 beschrieben. Dabei wird der Steckerstift 2 in einem separaten und hier nicht näher erläuterten Verfahren als separates Teil vorfabriziert, und zwar entweder durch Sintern und/oder durch eine spanabhebende Bearbeitung wie z.B. Drehen oder Schleifen, oder aber durch Spritzgiessen aus einem Kunststoffmaterial. Bei der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung handelt es sich um ein Spritzgusswerkzeug, mit dessen Hilfe nur noch der Steckerkörper an den Steckerstift angegossen wird.
Das Spritzgusswerkzeug hat auf an sich bekannte Weise verschiedene Formteile zur Bildung einer oder mehrerer Kavitäten. Einzelne Werkzeugteile werden durch Spannschrauben 34 zusammengehalten oder durch Führungen 33 geführt. Nicht näher dargestellt sind die Vorrichtungen zum Steuern und Betätigen der Werkzeugteile sowie zu deren Kühlung. Von einem ebenfalls nicht dargestellten Extruder wird die thermoplastische Spritzgussmasse über eine Einspritzöffnung 31 in das geschlossene Werkzeug eingespritzt und über Einspritzkanäle 32 verteilt.
Ein Querschnitt durch den eigentlichen Formhohlraum ist in Figur 6 dargestellt. Dieser wird gebildet durch ein erstes Formteil 19, ein zweites Formteil 20 und durch ein im Zentrum angeordnetes Kernteil 18, dessen Aussenkontur der Innenkontur des Hohlraums 9 (Fig. 2) entspricht. Die Trennlinie zwischen den Formteilen 19 und 20 verläuft durch die Rückseite des flanschartigen Steckeranschlags 15. Das Formteil 20 ist in Pfeilrichtung A verschiebbar, so dass bei geöffnetem Werkzeug der Steckerstift 2 eingesetzt werden kann, bzw. der fertig gegossene Stecker 1 ausgeworfen werden kann. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, erstreckt sich das Kernteil 18 durch das gesamte Werkzeug, wobei ein Einsatzrohr 35 den hinteren Rand des Steckers bildet.
Der vorfabrizierte Steckerstift 2 wird am zweiten Formteil 20 in eine Haltevorrichtung 21 eingesteckt. Diese besteht im wesentlichen aus einem Rohr, das den Steckerstift passgenau aufnimmt, und das in einer Trägerbüchse 36 befestigt ist. In diesem Rohr bzw. in der Trägerbüchse ist auch eine Richtbüchse 28 angeordnet, die als Anschlag für den Steckerstift 2 dient. Bei geschlossenen Formteilen 19 und 20 ragt das Kernteil 18 in den Steckerstift 2 hinein, wobei sich die Kunststoffmasse im Formhohlraum 22 bis an die Stirnseite des Steckers ergiessen kann. Die Querschnittsform des Kernteils 18 wird hier nicht mehr näher beschrieben, da sie ersichtli- cherweise identisch ist mit der Form des bereits beschriebenen Hohlraums 9.
Die Bohrung 5 zur Aufnahme des Lichtwellenleiters wird vorzugsweise unmittelbar gegossen. Zu diesem Zweck wird eine dem Bohrungsdurchmesser entsprechende Nadel 23 in den Formhohlraum 22 gehalten. Diese Nadel hat einen Aussendurchmesser von weniger als 0,2 mm und ist daher äusserst empfindlich. Die Nadel wird in einer Nadelhalterung 24 gehalten, die in die Trägerbüchse 36 eingeführt ist. Die Befestigung der Nadel erfolgt durch zwei gleichachsig angeordnete Klemmschrauben 25 und 25 min . Die Nadel kann so leicht ausgetauscht werden. Beim Schliessen der Formteile muss die Nadel 23 genau axial geführt werden und die Nadelspitze darf relativ zur Mittelachse keine Abweichung aufweisen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Nadel über den grösseren Teil ihrer Gesamtlänge in einer Bohrung in der Richtbüchse 28 geführt und dadurch gerade gerichtet ist.
An der Spitze 28 des Kernteils 18 ist eine Bohrung vorgesehen, welche die Nadel beim Schliessen der Formteile aufnimmt. Diese Bohrung ist vorzugsweise in einer Führungsbüchse 26 angeordnet, die aus einem harten und abriebfesten Material wie z.B. Hartmetall gefertigt ist. Auf diese Weise ist die sehr dünne Nadel 23 äusserst präzise im Formhohlraum gehalten.
Nach dem Einspritzen und Erkalten der Gussmasse wird das zweite Formteil 20 zusammen mit den darauf montierten Teilen zurückgezogen, wobei die Nadel 23 aus dem fertig geformten Stecker gezogen wird. Anschliessend wird das Kernteil 18 zurückgezogen bzw. der Stecker ausgeworfen.
Selbstverständlich wären bei diesem Herstellungsverfahren auch gewisse Abwandlungen denkbar, ohne dass dadurch der Erfindungsgedanke verlassen würde. So könnte z.B. die Nadel 23 ganz weggelassen werden, so dass die Bohrung anschliessend durch einen zusätzlichen Arbeitsgang angebracht werden müsste. Es wäre ausserdem auch denkbar, dass sich das Material des Steckerkörpers nicht bis an die Stirnseite 4 des Steckers erstreckt, was eine etwas andere Konfiguration des Kernteils 18 erfordern würde. Anstelle der Bohrung 5, welche den Lichtwellenleiter unmittelbar aufnimmt, könnte auch eine Bohrung mit wesentlich grösserem Durchmesser vorgesehen werden, in welche nachträglich eine Zentrierbüchse für den Lichtwellenleiter eingelassen wird.
Nur schematisch ist in den Fig. 7 und 8 ein Herstellungsverfahren beschrieben, bei dem der Steckerstift 2 nicht als vorfabriziertes Teil in die Kavität des Spritzgusswerkzeuges eingesetzt werden muss. Die Herstellung des gesamten Steckers erfolgt vielmehr sequentiell, indem im gleichen Werkzeug zuerst der Steckerstift 2 und anschliessend nach einer Verschiebung einzelner Werkzeugteile der Steckerkörper 3 gespritzt wird. Fig. 7 zeigt die erste Sequenz, bei der an einer ersten Arbeitsstation der Steckerstift 2 gespritzt wird. Dies erfolgt in einer Kavität bestehend aus dem ersten Formteil 37, dem zweiten Formteil 38 und dem ersten Kernteil 40. Die Stirnseite wird begrenzt durch einen Stössel 42.
Nach dem Spritzen des Steckerstifts 2 mit einer ersten Kunststoffmasse werden das zweite Formteil 38 und das erste Kernteil 40 zurückgezogen, während der Steckerstift im ersten Formteil 37 verbleibt. Beispielsweise durch Anordnung auf einem Drehtisch werden jetzt an einer zweiten Arbeitsstation ein drittes Formteil 39 und ein zweites Kernteil 41 koaxial über den Steckerstift gefahren, der vorher durch den Stössel 42 etwas angehoben wird. Um später ein Auswerfen zu ermöglichen, sind evtl. eine oder mehrere Zwischenplatten 43 erforderlich. Das unmittelbare Giessen der Bohrung ist hier nicht dargestellt, wäre aber ggf. auch möglich.
In den derart gebildeten zweiten Formhohlraum gemäss Fig. 8 wird jetzt eine zweite Kunststoffmasse eingespritzt, wobei gleichzeitig an der ersten Arbeitsstation wieder ein Stecker stift 2 gespritzt werden kann. Dieses sequentielle Spritzen mit verschiedenen Kunststoffmassen ermöglicht ausserordentlich hohe Schusszahlen und damit eine rationelle Fertigung.
The invention relates to a connector for an optical waveguide according to the preamble of claim 1. Such connectors are already widespread today and certain standards have already established themselves in practice. The connector pin is pushed into a centering sleeve in which the optical fiber is positioned on an adjacent optical fiber end piece. While the connector pin primarily serves to position the fiber optic cable, the plug body primarily has the function of holding the cable and at the same time protecting the connection of the fiber optic cable to the connector pin.
The known plugs are mainly made of metal. In some cases, plastic parts have already been used on the connector. However, problems arose during manufacture because either the desired dimensional accuracy was not achieved or because the manufacture and / or assembly of the plug was too complex. It is therefore an object of the invention to provide a connector of the type mentioned at the outset, which can be manufactured inexpensively in large quantities and which has a high degree of dimensional accuracy.
This object is achieved according to the invention with a plug that has the features in claim 1. The separate manufacture of the connector body and connector pin allows the connector body to be cast from a thermoplastic material with the highest dimensional accuracy. The division of the connector into two different materials for the connector pin on the one hand and for the connector body on the other hand makes it possible to manufacture the connector pin from a relatively hard and abrasion-resistant material of high dimensional accuracy, while the connector body can be made according to its functions from another material that is a little more elastic. The connector body can be manufactured as an injection molded part, the fixed connection ensuring a compact unit between the connector pin and the connector body.
Particularly advantageously, the plug body, forming a continuous cavity, extends in one piece in the interior of the plug pin up to the end face, the bore being arranged in the material section belonging to the plug body. The optical waveguide is completely surrounded by the material of the plug body up to its end face. This configuration also has advantages in terms of injection molding.
The optical fiber cable can be fixed particularly advantageously if the cavity in the interior of the plug is formed in sections with different diameters and if it has a central section for receiving the protective sheath directly surrounding the optical fiber and an end section with a larger inner diameter for receiving the outer cable sheath. The transitions between the individual sections can be conically tapered and / or rounded, so that the optical fiber can be passed through to the front side without resistance during insertion. The cable is preferably glued in the plug. If the middle section for receiving the protective jacket at least partially has an approximately polygonal cross section, the protective jacket can be inserted better.
Even with a relatively large excess of the protective sheath, its material can escape into the corners of the polygon, which considerably facilitates the insertion of the protective sheath. The approximately polygonal cross section can be formed most simply by three surfaces arranged at an angle to one another, which run tangentially to the circular protective jacket of the optical waveguide. This creates an approximately triangular cross section, but more than three surfaces or more than three corners would also be conceivable. However, the polygon should not approach the circular cross-section of the protective sheath, since otherwise the cross-section of the protective sheath cannot be deformed sufficiently.
The plug pin preferably has at least one anchoring rib which runs over the entire circumference or only over part of the circumference and which is embedded in the plug body. This embedding ensures an absolutely secure fit even with greater tensile stresses between the connector pin and connector body. The plug pin can also be made of a plastic material, which can be a thermoplastic material that can also be cast. However, the plug pin itself, as previously known per se, could also be made of a metal or a metallic sintered material such as Tungsten carbide or made of a ceramic material.
The connector body is preferably made of a liquid crystal polymer (LCP, Liquid Crystal Polymer), which can be easily cast even with very thin-walled parts and which has good mechanical properties. The plug pin can also be made of the same material, with different mechanical values being set if necessary. The plastic mass can be permeated with powdery or fibrous fillers to increase the abrasion resistance. Further details about the material are e.g. described in "Nowak Walter, Synthetic 7/1987, CH-Goldach".
The invention also relates to a method for producing a connector of the type mentioned at the outset. This method is characterized in that the connector pin is first produced as a preferably hollow cylindrical body, and that the connector body is then cast onto the connector pin in such a way that a non-positive connection is produced. wherein a core part is inserted into the connector pin, which together with the inner wall of the connector pin forms a mold cavity which extends to the front side of the connector pin. While with this method the connector pin itself can be made of any material, the casting allows extremely efficient production, e.g. can be carried out in multiple tools.
Together with the core part, the plug pin itself forms a boundary surface of the mold cavity, so that it is possible to cast inside the plug pin up to its end face. A particularly efficient production is also achieved if the bore for the optical waveguide is poured into the material section belonging to the connector body. This eliminates the need for subsequent work steps to drill out the connector pin. Rather, the hole can be cast in a precise fit, so that it is no longer necessary to subsequently position and fix the fiber in the hole. In addition, dimensional deviations due to material shrinkage are extremely small, since the mold cavity on the front side has a very small diameter.
The finished plug pin can be inserted into the cavity of an injection molding tool and the plug body can then be cast. This will be unavoidable, especially in cases where the connector pin is made of a non-castable material. In addition, the connector pins can first be subjected to a quality control before they are processed further.
However, it would also be conceivable for the plug to be produced in an injection mold for the production of moldings from at least two types of plastic, the plug pin being cast first in a first mold cavity with a first plastic compound and then a second mold cavity being formed by moving tool parts which is cast with a second plastic mass of the connector body. This known sequential Spritzgiessverfah ren is described for example in EP-A 79 676. It allows relatively high numbers of shots with lower tool costs overall.
Finally, the invention also relates to a device for producing a plug of the type mentioned at the outset, which is characterized by at least one core part for forming the inner contour of the plug, at least one first molded part for forming a first section of the outer contour of the plug, and at least one second molded part for Formation of a second section of the outer contour of the plug, a holding device on the second molded part for receiving a prefabricated, hollow cylindrical plug pin, the two molded parts, including the plug pin, being able to be pressed against one another to form a mold cavity for the plug body, and wherein the core part into the holding device or protrudes into the connector pin held therein.
This tool allows the plug pin to be non-positively poured into the plug body in an injection molding process, the casting compound being able to penetrate as far as the end face of the plug pin.
In order to also form the bore for the optical waveguide directly through the injection molding process, a needle penetrating the mold cavity can be arranged at the tip of the core part or at the second molded part. The position of this needle in the closed casting tool determines the centricity of the optical fiber relative to the outer jacket of the connector pin. Since the hole to be produced should be as precise as possible, the needle generally has an extremely small diameter of less than 2/10 mm. Precise positioning of the needle in the closed tool advantageously takes place in that it is arranged on the second molded part and in the case of closed molded parts it is guided in a bore at the tip of the core part.
In certain cases, however, the needle could also be arranged at the tip of the core part, while the bore is provided on the second molded part. The bore for guiding the needle is preferably in a guide sleeve made of an abrasion-resistant, hard material such as Tungsten carbide, ceramic, sapphire or the like arranged. The needle is preferably releasably attached to a needle holder so that it can be replaced if necessary.
Embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below. Show it:
1 shows a cross section through a connector according to the invention at the end of an optical fiber cable,
2 shows the connector according to FIG. 1, but without optical waveguide,
3 is a plan view of the end face of the connector according to FIG. 2 in an enlarged view,
4 shows a cross section through the plane I-I according to FIG. 2,
5 shows a cross section through an injection molding tool according to the invention in a reduced representation,
6 shows a detail from FIG. 5 with the cross section through the mold cavity,
Fig. 7 is a schematic representation of a first mold cavity for the manufacture of the connector pin, and
Fig.
8 shows a schematic representation of a second mold cavity for the production of the plug body according to an alternative production method.
1 to 4 show the structure of a connector according to the invention, FIG. 1 showing the fully assembled connector. The unmounted connector according to FIGS. 2 to 4 can itself be installed by the customer according to an assembly instruction at the end of a glass fiber cable.
The plug 1 consists essentially of the cylindrical plug pin 2 and of the plug body 3, which is not shown in its full length in FIGS. 1 and 2. The connector outer parts such as e.g. Union nuts, kink protection at the rear end of the connector, outer connector housing etc. The diameter and length of the connector pin 2 correspond to one of the common standards, but could possibly also be adapted to special connector dimensions. In particular, the cross section of the plug pin 2 should not necessarily be circular. The plug body 3 has a flange-like plug stop 15, on which a positioning lug 16 is arranged. This engages in a corresponding recess on the connector counterpart, so that the angular position of the connector pin 2 in the connector is always defined.
The connector is fastened in the connector counterpart either by a screw connection or by a bayonet lock.
As shown, the connector pin 2 is completely embedded in the connector body 3 at its cable-side end and anchored in a force-locking manner with the latter. A circumferential anchoring rib 14 ensures that the connector pin 2 can possibly also absorb greater tensile forces. The exposed outside of the connector pin 2 could possibly still have a ventilation spiral, not shown.
The plug pin can be made of any material depending on the application. For example made of hard metal, ceramic or, as described below, made of a plastic material.
An axial cavity 9 extends through the entire plug 1 and extends in different diameter sections. This cavity is entirely surrounded by a material section 17, which belongs to the plug body 3, since this material section extends inside the hollow cylindrical plug pin up to its end face 4. This configuration not only improves the anchoring of the connector pin in the connector body, but it also has advantages with regard to the fastening of the cable in the connector and with regard to the production of the bore 5.
In an end section 12, the cavity 9 is designed as a hollow cylinder which serves to receive the cable outer jacket 8. The end section 12 tapers conically to a central section 11 for receiving the protective jacket 7, which directly surrounds the optical waveguide 6. The middle section has an outer diameter in an initial region, which corresponds approximately to the inner diameter of the hollow cylindrical connector pin 2. In this area, however, the cross section is approximately triangular in shape through three surfaces 13 standing at an angle of 60 ° to one another, an isosceles triangle with rounded corner parts being formed in the cross section. In a further section 29 facing the end face 4, the cavity 9 merges again into a hollow cylinder, the inside diameter of which corresponds approximately to the outside diameter of the protective jacket 7.
As can be seen from FIGS. 2 and 4, the surfaces 13 run approximately tangentially to the inner wall of the section 29. This configuration has the advantage that the elastic protective jacket 7 can expand into the corners 30 of the triangular central section 11 when it is inserted into the connector . This ensures that, even in the event of large tolerance deviations in the outer diameter of the protective sheath 7, the latter is always gripped without any difficulties being inserted.
The diameter of the hollow cylindrical section 29 tapers again conically to the bore 5, which receives the actual optical waveguide 6 concentrically with the outer jacket of the plug pin 2.
In Fig. 1 the gradually stripped cable is visible as it is fixed in the connector 1. At the very front of the connector pin 2, the optical waveguide 6 is completely exposed. The protective jacket 7 is exposed in the middle section 11 so that it is held at this point by clamping and as centrally as possible. The outer jacket 8 is finally held in the connector 1 over a certain length. The step-by-step stripped cable is connected to the connector 1 by an adhesive 10 which is applied before insertion and then cured. The end face 4 is ground or polished after the connection with the cable. The dimensions of the connector 1 are extremely small, but the highest demands are placed on the dimensional accuracy.
For example, the connector pin 2 has an outer diameter of 2.5 mm, whereby a maximum permissible minus tolerance of 0.0005 mm is required. The diameter of the bore 5 is 0.126 mm with a maximum plus tolerance of 0.001 mm.
5 and 6, a method and a device for producing a connector according to FIG. 2 will be described. In this case, the plug pin 2 is prefabricated as a separate part in a separate process, which is not explained here, either by sintering and / or by machining, such as Turning or grinding, or by injection molding from a plastic material. The device shown in FIG. 5 is an injection molding tool, with the aid of which only the connector body is cast onto the connector pin.
The injection molding tool has various molded parts in a manner known per se to form one or more cavities. Individual tool parts are held together by clamping screws 34 or guided by guides 33. The devices for controlling and actuating the tool parts and for cooling them are not shown in more detail. From an extruder, also not shown, the thermoplastic injection molding compound is injected into the closed mold via an injection opening 31 and distributed via injection channels 32.
A cross section through the actual mold cavity is shown in FIG. 6. This is formed by a first molded part 19, a second molded part 20 and by a core part 18 arranged in the center, the outer contour of which corresponds to the inner contour of the cavity 9 (FIG. 2). The dividing line between the molded parts 19 and 20 runs through the rear of the flange-like plug stop 15. The molded part 20 can be moved in the direction of arrow A, so that the plug pin 2 can be inserted when the tool is open, or the cast plug 1 can be ejected. As can be seen from FIG. 5, the core part 18 extends through the entire tool, an insert tube 35 forming the rear edge of the plug.
The prefabricated plug pin 2 is inserted into a holding device 21 on the second molded part 20. This consists essentially of a tube which receives the connector pin with a precise fit and which is fastened in a carrier bushing 36. A directional sleeve 28 is also arranged in this tube or in the carrier sleeve, which serves as a stop for the plug pin 2. When the mold parts 19 and 20 are closed, the core part 18 protrudes into the plug pin 2, the plastic compound being able to pour into the mold cavity 22 up to the end face of the plug. The cross-sectional shape of the core part 18 is no longer described here, since it is evidently identical to the shape of the cavity 9 already described.
The bore 5 for receiving the optical waveguide is preferably cast directly. For this purpose, a needle 23 corresponding to the bore diameter is held in the mold cavity 22. This needle has an outer diameter of less than 0.2 mm and is therefore extremely sensitive. The needle is held in a needle holder 24 which is inserted into the carrier sleeve 36. The needle is fastened using two coaxial clamping screws 25 and 25 min. The needle can be easily replaced. When the molded parts are closed, the needle 23 must be guided exactly axially and the needle tip must have no deviation relative to the central axis. This is achieved in that the needle is guided over a larger part of its total length in a bore in the directional sleeve 28 and is thus straightened.
At the tip 28 of the core part 18 there is a bore which receives the needle when the molded parts are closed. This bore is preferably located in a guide bushing 26 made of a hard and abrasion resistant material such as e.g. Carbide is made. In this way, the very thin needle 23 is held extremely precisely in the mold cavity.
After the molding compound has been injected and cooled, the second molded part 20 is pulled back together with the parts mounted thereon, the needle 23 being pulled out of the molded plug. The core part 18 is then withdrawn or the plug is ejected.
Of course, certain modifications would also be conceivable in this manufacturing method, without thereby departing from the inventive concept. For example, the needle 23 can be omitted completely, so that the bore would then have to be made by an additional operation. It would also be conceivable that the material of the plug body does not extend to the front side 4 of the plug, which would require a somewhat different configuration of the core part 18. Instead of the bore 5, which receives the optical waveguide directly, a bore with a much larger diameter could also be provided, into which a centering sleeve for the optical waveguide is subsequently inserted.
A manufacturing method is described only schematically in FIGS. 7 and 8, in which the plug pin 2 does not have to be inserted as a prefabricated part into the cavity of the injection molding tool. Rather, the entire plug is produced sequentially, in that the plug pin 2 is injection-molded in the same tool first and then the plug body 3 is injected after a displacement of individual tool parts. FIG. 7 shows the first sequence in which the plug pin 2 is injected at a first work station. This takes place in a cavity consisting of the first molded part 37, the second molded part 38 and the first core part 40. The end face is delimited by a plunger 42.
After the plug pin 2 has been sprayed with a first plastic compound, the second molded part 38 and the first core part 40 are withdrawn, while the plug pin remains in the first molded part 37. For example, by arranging on a turntable, a third molded part 39 and a second core part 41 are now moved coaxially over the plug pin at a second workstation, which is previously raised somewhat by the plunger 42. In order to enable ejection later, one or more intermediate plates 43 may be required. The direct casting of the hole is not shown here, but would also be possible if necessary.
A second plastic compound is now injected into the second mold cavity according to FIG. 8, a connector pin 2 being able to be injected at the same time at the first work station. This sequential spraying with different plastic materials enables extraordinarily high numbers of shots and thus an efficient production.