CS269377B1 - Forma ke slinování svazku optických vláken - Google Patents

Abstract

Forma určená ke slinování svazku skleněných optických vláken do blěku, určeného zejména pro výrobu destiček pro optoelektroniku, sestává z tělesa, čtyř pohyblivých tvarovacích dílů, základové desky a lisovací hlavy. Je definováno zkosení vnitřního pláátě tSlesa a přiléhajících vnSJc· Sích plech tvarovacích dílů. Vnitřní pláSt tělesa vytváří čtyřboký komolý jehlan s užSí základnou pa straní přivrácené lisovací hlavě umožňující snadné vkládání slinovaného svazku optických Yláken do formy. Rovněž Je definováno překrytí tvarovacích dílů se zkosenými plochami tělesa a vnitřních ploch s bočními plochami každého tvarovacího dílu. Jsou uvedeny dvě alternativy převedení lisovacích hlav.

Description

Vynález ee týká formy ke slinování svazku optických vláken lisováním do bloku, který je určen zejména pro výrobu destiček pro optoelektroniku. Forma se skládá z téleea, které je tvořeno protilehlými čelními plochami, vnšjšímía zkoseným vnitřním pláštěm, a ze čtyř pohyblivých, mechanickým tlakem lisovacího čepu ovládaných, tvarovacích dílů. Každý tvarovací díl je tvořen dvěma protilehlými čelními stěnami, dvěma protilehlými bočními stěnami, jednou vnitřní plochou rovnoběžnou β obou svazku a jednou zkosenou vnější plochou. Vnější plocha každého tvarovacího dílu je vé styku se zkosenými plochami vnitřního pláště tělesa. Vnitřní plocha každého tvarovacího dílu je ve styku jednak s jednou čtvrtinou obvodové plochy svazku a jednak s jednou boční plochou soueedního tvarovacího dílu.

Jsou známé tři základní rozdílné technologie slinování svazku optických vláken do bloků, které ee většinou dělí na destičky zpracovávané dále pro potřeby jěptaelektroniky.

První technologie popsaná např. v BAS č. 2 030 369 spočívá v tom, že svazek vláken, uzavřený v obalu ze skla či kovu, ee stavuje při teplotě měknutí obalového skla působením vysokého tlaku kapalného či plynného média. Tento způsob je náročný na materiál a konstrukci formy a vyžaduje vysoké lisovací tlaky.

V druhé technologii, popsané např. v patentu Velké Británie δ. 1 083 513, se tlak na svazek vláken vyvolává rozdílnými tepelnými roztažnostmi slinovaného svazku vláken a materiálu formy. Technologie je velmi náročná na použitý materiál formy, pro kterou se používá mylobden, wolfram, plátování zlatém nebo platinou a podobně.

Třetí technologie používá ke slinování svazku optických vláken forem s pohyblivými stěnami, na které je působeno mechanickým tlakem. Tato technologie je popsána např. v patentech Francie č. 2 242 340, 2 243 161, USA č. 3 626 040 a v československém autorekém osvědčení č. 222 795.

V uvedených francouzských patentech je popsána technologie se zařízením včetně formy, která sestává z dvojice stejných dílů, a to spodního, na který je vyvozován lisovací tlak, a vrchního, a ze dvou stejných postranních dílů. Spodní a vrchní díl mají po stranách šikmé plochy, které tlačí shora dolů na svazek vláken, která klouzají při vyvozování tlaku po šikmých plochách lichoběžníkovýhh postranních dílů a tlačí tyto postranní díly ze strany na svazek vláken. V patentu USA č. 3 626 040 je popsána a znázorněna forma, skládající se ze čtyř stejných dílů, křížově uspořádaných tak, že vždy dva protilehlé díly stlačují svazek vláken proti sobě. V prvním případě má svazek optických vláken jak· výchozí tvar podobu čtverce se zkosenými rohy, ve druhém případě podobu kříže s krátkými rameny. Ρ» slinutí a stlačení má svazek vláken v průřezu konečný tvar čtverce, avšak v rozích svazku stavených vláken vznikají deformace zploštělých čtvercových vláken na kosočtverce a podobně, protože v otevřeném stavu nemá forma tvar identický β konečným tvarem. Tento nedostatek je možno odříznutím části po »bvodu odetranit, čímž se však velikost svazku zmenší a vzniká zbytečný odpad.

V československém autorském osvědčení č. 222.795 je popsána forma ke stavování svazku optických vláken, která se skládá ze čtyř pohyblivých tvarovacích dílů, ovládaných působením mehhanického tlaku. Tvarovaéí díly jsou v· styku -s postranními stěnami svazku optických vláken a vždy vnitřní plocha každéh· čtyřhranného tvarovacíh· dílu se zkosenou vnější plechou je ve styku β jednou boční plochou sousedního čtyřhranného tvarovacího dílu. Každý čtyřhranný díl je na vnější zkosené ploše spatřen nejméně jedním vodicím členem, uloženým klůzně v šikmém vedení obvodového pláště tvaru čtyřbokého komolého jehlanu. Šikmé vedení je rovnoběžné vždy s jednou hranou obvodového pláště a úhel zkoeení vnější zkosené plochy každého čtyřhranného tvarovacího dílu se rovná úhlu, který svírá boční atěna obvodového pláště β jeho osou.

Nevýhodou popsané lisovací formy je, že svazek vláken je nutno nejen skládat mimo formu ve speciálním pomocném přípravku, ale pro přemístění složených vláken je nutno i tato vlákna ještě fixovat manipulačním pojivém. Pojivo je zdrojem nečistot na rozhraních vláken a multivláken. Vlastní konstrukce formy je*výrobně náročná a je značně slo2

CS 269 377 Bl žitá a ohledem na vodicí členy, která mají z* tepla sklon k zadírání. Pořma při 11aování zůstává z jedné čelní strany otevřená a prfihyb vodicích desek obvodového pláště při použití většího tlaku ee negativně projevuje v rozměrové teprodukovatelnosti slinovaných bloků optických vláken. Z technologického hlediska forma nesplňuje možnost uvolnění slinovaného bloku při chlazení, což v důsledku rozdílné roztažnoeti kovu a skla má za náůedek popraskání bloku. Obtížné a pracné je také rozebírání, čištění, mazání a příprava formy k dalšímu použití.

Uvedené nevýhody ee odetraní nebo podetatně omezí u formy podle předloženého vynálezu, složené z tělesa, tvořeného dvěma protilehlými čelními plochami a vnějším a zkoseným obvodovým pláětěm, a ze čtyř pohyblivých tvarovacích dílů, tvořených dvěma protilehlými čelními, dvěma protilehlými bočními plochami a jednou vnitřní plochou rovnoběžnou e oeou svazku a jednou zkosenou vnější plochou, která je ve styku se zkosenou plochou vnitřního pláště tělesa. Podstata vynálezu spočívá v tom, že každý tvarovací díl překrývá vnější plochou alespoň jednu polovinu zkosené plochy vnitřního pláště tělesa a vnitřní plochou alespoň jednu pětinu boční plochy sousedního tvarovacího dílu. Tvarovací díly ae avými širšími čelními plochami opírají o základovou deaku a užšími čelními plochami jaou přivráceny k lisovací hlavě, která je pevně spojena s tělesem.

Pro lisování liaevací hlavou jednoduchého tvaru, případně spojenou s tělesem do jednoho kusu, je výhodné, když vnější plochy tvarovacích dílů mají úhel zkosení 20 až 45°, který se rovná úhlu, který svírají zkosené plochy vnitřního pláště tělesa s jeho podélnou osou. .

Jiné možné řešení liaevací hlavy podle vynálezu je provedeno tak, že lieovací hlava je opatřena ve spodní části, přivrácené tvarovacím dílům, vybráním, v němž je volně uložena opěrná destička. V ose lisovací hlavy je otvor výhodně opatřený závitem. Pro teto provedení lieovací hlavy je výhodné, když vnější plochy tvarovacích dílů mají úhel zkosení 2 až 20*, který se rovná úhlu, který svírají zkosené plochy vnitřního pláště tělesa s oeou tělesa.

Pro slinování a lisování v průřezu šestihranných skleněných optických vláken je výhodné, když dva protilehlé tvarovací díly mají stejný úhel zkosení svých vnějších ploch, který se rovná úhlu, který svírají příslušné přilehlé zkosené plechy tělesa s jeho osou, a když tyto úhly zkosení se vzájemně liší o 2 až 3°.

Pro přizpůsobení kruhovéhu průřezu slinovaného bloku je výhodné, když vnitřní plochy tvarovacích dílů, které jsou ve funkčním styku s obvodovým pláštěm slinovaných optických vláken, jsou kruhového průřezu.

Výhodou lisovací formy podle vynálezu je její jednoduchá konstrukce, forma je provozně spolehlivá, s minimálními nároky na obsluhu a je zhotovena z poměrně levných materiálů. Vnitřek lieovací formy má tvar identický s tvarem konečného slinutého svazku optických vláken, takže nedochází v rohových částech nebo postranních stěnách svazku k žádným deformacím. Vzhledem k tomu, že vnitřní plášt tělesa lisovací formy má tvar komolého jehlanu s definovaným zkosením a užší základnou na straně přivrácené k lieovací hlavě, je možné po skončení lisování a slinování pomocí opěrné destičky slinutý blok z lisovací formy snadno vyjmout. Konstrukční uspořádání lisovací formy umožňuje skládat optická vlákna do svazku přímo mezi tvarovací díly lisovací formy bez použití manipulačního pojivá. Slinovaný svazek je v závěru lisování uzavřen v lisovací formě ze všech stran, stlačení svazku je definovatelné a reprodukovatelné a je možno použít poměrně vysokých tlaků.

Příkladné provedení formy podle vynálezu je popsáno dále a je schematicky znázorněno na výkresech, kde značí obr. 1 podélný řez formou pro těleso se zkosenými vnějšími plochami tvarovacích dílů pod úhlem <Z zkosení, obr. 2 příčný řez formou z obr. 1 v rovině A - A, obr. 3 podélný řez formou pro těleso se zkosenými vnějšími plochami tvarevacích dílů pod úhlem/3zkosení, obr. 4 příčný řez formou v rovině B - B z obr. 3, obr. 5 příčný řez formou v rovině B - B e funkčními plochami tvarovacích dílů kruhového průřezu, obr. 6 nárysný pohled s částečným řezem pro skládání' optických vláken do tvaro

CS 269 377 Bl vacích dílů, obr. 7 půdorysný pohled k obr. 6, ebr. 8 částečný příčný řez z obr. 3 v rovině B - B demonstrující uložení šestihranných optických vláken ve vnitřním prostoru tvarovacích dílů formy, obr. 9 podélný řez v rovině D - D z obr. 8 a obr. 10 podélný řez v rovině E - E z obr. 8.

Forma 1 viz obr. 1 až 4, pro slinování svazku 2 optických vláken je tvořena tělesem 3, v němž jeou umístěny čtyři pohyblivé tvarovací díly £, položené na základové désce 5. Těleso 3 a tvarovací díly 4 jsou překryty lisovací hlavou 6, nad níž je situován lisovací čep 7, připojený na neznázorněné pohybové ústrojí, vyvozující mechanický tlak, který ee přenáéí přes lisovací hlavu 6a, 6b na tvarovací díly £.

Těleso 3 má vnějSí plášt 31, zkosený vnitřní plášt, tvořený čtyřmi zkosenými plochami 32, dále dvě protilehlé čelní plochy 33. Zkosené plochy 32 tělesa 3 tvoří čtyřboký komolý jehlan s užSÍ základnou přivrácenou k lisovací hlavě 6 a SirSí základnou přivrácenou k základové desce 5.

Každý tvarovací díl 4 je tvořen jednou zkosenou vnější plochou 41, vnitřní plochou 42, dvěma čelními plochami 43 a dvěma protilehlými bočními plochami 44. Každá zkosená vnější plocha 41 tvarovacího dílu 4 je ve styku s příslušnou plochou 32 tělesa £. Vnitřní plocha 42 každého tvarovacího dílu 4 je vždy rovnoběžná s podélnou osou svazku 2 skleněných optických vláken a jo ve styku s jednou čtvrtinou obvodového pláště 21 svazku 2 optických vláken. Fre zabezpečení přenosu lisovacího tlaku z lisovacího čepu 7 přes lisovací hlavu 6 na tvarevacím dílu 4 je nutné, aby každý tvarovací díl £ svou’ vnější plochou 41 se překrýval alespoň s jednou polovinou zkosené plochy 32 tělesa 3 a plochou 42 alespoň s jednou pětinou boční plochy 44 sousedního tvarovacího dílu £. Těmito vhodnými poměry překrytí je zajištěno nejen dostatečné vedení tvarovacích dílů 4 bez dalších mechanických součástí, ale i jejich vzájemný přítlak a i jejich vzájemná poloha ve formě 1 při slinování.

Těleso 3 formy 1 je pevně spojeno na své horní čelní ploše 33 odvrácené od základové desky £ s lisovací hlavou 6. Pevné spojení může být provedeno různým způsobem.

Na obr. 1 a 2 je znázorněna lisovací hlava 6a co nejjednoduššího tvaru, pevně spojená na své dolní ploše s horní čelní plochou 33 tělesa £, eventuálně mohou být v tomto případě provedení tato lisovací hlava 6a a těleso 3 vyrobeny z jednoho kusu. Pro přenos lisovacího tlaku z lisovacího čepu £ přes lisovací hlavu 6a tohoto typu na pohyblivé tvarovací díly £ je vhodný úhel<X zkosení vnějších ploch 41 tvarovacích dílů £ nap*. 30°, který odpovídá úhluo^ který svírá zkosená plocha 32 tělesa £ s jeho podélnou osou.

Jiní konstrukční řešení formy je znázorněno na obr. 3 a 4. Lisovací hlava 6b má ve své spodní části přilehlé těleso 3. a tvarovacím dílům £ kruhové vybrání 9 přesahující horní užší základnu komolého jehlanu tělesa 3.· Ve vybrání 9 je volně uložena opěrná destička 10, opírající se v závěru slinování o horní čelní plochu 43 tvarovacích dílů £ a spadni část lisovací hlavy 6b. V ose lisovací hlavy 6b je otvor 11 opatřený závitem, který se využívá při uvolňování bloku 12 slinutých vláken z formy 1. Na horním osazení lisovací hlavy 6b může být umístěna opěrná podložka 13, chránící závit při aplikaci mechanického tlaku lisovacím čepem 7. Pro toto provedení lisovací hlavy 6b je vhodný úhel /3 zkosení vnějších ploch 41 tvarovacích dílů £, např. 10°, který odpovídá úhlu^, který svírají zkosené plochy 32 tělesem 3 s jeho podélnou osou. Pevné spojení lisovací hlavy 6b tohoto typu s tělesem £ zajišťují připevňovací prvky 8.

Na obr. 1, 2, ].a 4 je vlevo od podélné osy formy 1 znázorněna její pozice před lisováním a slinováním, která je označena I, a vpravo od podélné osy formy 1 je znázorněna pozice formy 1 po lisování a slinování, která je označena II.

Před lisováním a slinováním v pozici I jsou skleněná optická vlákna uspořádána do svazku 2, po lisování a slinování v pozici II jsou skleněná optická vlákna slinuta do bloku 12. Na obr. 2 a 4 je svazek 2 optických vláken v průřezu čtyřhranný a blok 12 optických vláken má Čtvercový průřez, který je v současné době u dosavadních způsobů sli

CS 269 377 Bl nování a elinovacích forem nejobvyklejší. Tvarovací díly £ foray 1 mají evé vnitřní plochy 42. které přicházejí při lícování a slinování do styku s postranními stěnami bloku 12, tj. funkční plochy 45. v tom příkladném provedení na ebr. 2 a 4 v průřezu čtvercové. Funkční plechy 45 mohou vSak být v průřezu vytvarovány a mohou mít optimálně kruhový průřez, jak je znázorněno na obr. 5, nebo se kruhovémů průřezu blíží. Přizpůsobení funkčních ploch 45 konečnémd tvaru slinutého bloku 12 usnadňuje jeho dalěí opracování a snižuje spotřebu skleněných optických vláken.

Činnost formy £ probíhá následovně.:

Skládání optických vláken do svazku 2 do formy 1 je znázorněno na obr. 6 v nárysném pohledu a na obr. 7 v půdorysném pohledu. Optická vlákna se vloží do prostoru vymezeného vnitřními plochami *42 tvarovacích dílů £ a pomocnou deskou 14 vyrobenou z průhledného materiálu pro kontrolu skládání optických vláken. Tvarovací díly £ se připevní na pomocnou dečku 14 pomocnými Šrouby 15. Vnitřní plochy 42 tvarovacích dílů £, jakož i pomocná dečka 14, mohou být opatřeny nátěrem nitridu boru, nebo grafitu a na tento ochranný nátěr může být vložena etříbrná fólie, aby při vkládání vláken 1 následném slinování za zvýšené teploty a tlaku nedocházelo k přilepení skleněných optických vláken na kovový materiál formy 1.

Po složení optických vláken do svazku 2 se vloží svazek 2 s tvarovacími díly £ do lisovací formy 1 a pomocná deska 14 se nahradí základovou dečkou 5.* lisovací hlavu 6b formy 1 ee může nasadit opěrná podložka 13. Lisovací forma 1 se vloží na podpěrný stojan 16, viz obr. 1, do neznázorněné slinovací pícky, která se vyhřeje na teplotu měknutí skla v předem stanovené atmosféře nebo za vakua, s časovou prodlevou potřebnou k vyrovnání teplot lisovací formy 1 a slinovaného svazku 2 optických vláken. Po vyrovnání teplot se zahájí vlastní slinování působením mechanického tlaku prostřednictvím lisovacího čepu 7. Vlivem lisovacího tlaku se tvarovací díly £ posouvají směrem dovnitř tělesa 3 a přibližují se navzájem k sobě, a zmenšují tak prostor mezi vnitřními plochami 42. Jednotlivá skleněná optická vlákna ve svazku 2 vlivem teploty změknou na povrchu a dojde ke slinování. Vlivem tlaku dochází ke stlačování vláken tak dlouho, než horní čelní plochy 43 tvarovacích dílů £ dosednou na spodní část lisovací hlavy 6a v příkladném provedení na obr. 1, nebo na opěrnou destičku 10 v příkladném provedení zut obr. 3. Stlačením slinovaných vláken dejde k jejich částečnému prodloužení tak, že v závěru slinování zcela vyplní vnitřní prostor lisovací formy 1, tak, že čelní plocha svazku 22 ce opře o lisovací hlavu 6a na obr. 1 nebo destičku 10 na obr. 3 pozice II. Po časové výdrži nutné k odplynění svazku 2 optických vláken se snižuje teplota. Při deformační teplotě skleněných optických vláken po skončení lisování dojde podle typu lisovací hlavy 6 buď k samovolnému uvolnění lisovací hlavy 6a (obr. 1) od tvarovacích dílů £ es slinutým blokem 12, nebo se uvolní lisovací hlavy 6b, opatřené otvorem 11 se závitem, provádí neznázorněným tlačným šroubem, který pomocí opěrné destičky 10 tvarovací díly £ se olinutým blokem 12 odtlačí. Po uvolnění z foray 1 může blok 12 slinutých optických vláken chladnout, aniž by v něm docházelo ke vzniku nežádoucího napětí vlivem rozdílných teplotních roztažností kovového materiálu tvarovacích dílů £ a akla optických vláken.

Na obr. 8 je znázorněno uložení a orientace šestihranných vláken ve vnitřním prostoru foray 1, které byle ověřeno dlouhodobými provozními zkouškami. Optická ylákna jeou uspořádána tak, že ddě z šesti obvodových hran šeetihranného průřezu vlákna musí být rovnoběžné e dvěmi protilehlými vnitřními plochami £2 tvarovacích dílů £ a právě tyto dva tvarovací díly £, znázorněné v řezu D - í na obr. 9, musí mít vždy menší úhel r zkosení svých vnějších ploch'41 o 2 až 3° vzhledem k úhlu 5 zkosení sousedních vnějších ploch 41 tvarovacích dílů £, znázorněných v řezu E-E na obr. 10.

Je totiž nutné zajistit stejné stlačení takto uspořádanýhh šestihranných optických vláken v obou na eebe kolmých směrech působení lisovacího tlaku tvarovacích dílů £. Pro rovnoměrné stlačení vláken při slinovací teplotě a působení lisovacího tlaku je optimální např. úhelY zkosení vnějších ploch 41 tvarovacích dílů £ a přilehlých zkosených ploch 32 tělesa 3, odpovídající 15°, a úhel δ zkosení sousedních vnějších ploch 41 tvaCS 269 377 Bl rovacích dílů 4 a přilehlých zkosených ploch 32 tělesa odpovídající 17,5°.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Forma ke slinování svazku optických vláken lisováním do bloku, určeného zejména pro výrobu destiček pro optoelektroniku, která je rozebíratelná a skládá se z tělesa tvářeného protilehlými čelnámi plochami a vnějším a zkoseným vnitřním pláštěm a ze čtyř pohyblivých, mechanickým tlakem lisovacího čepu ovládaných tvarovacích dílů, tvořených dtšma protilehlými čelními plochami, dvěma protilehlými bočními plochami, jednou vnitřní plochou rovnoběžnou s osou svazku a jednou zkosenou vnější plochou, která je ve styku se zkosenou plochou vnitřního pláště tělesa, přítem každá vnitřní plocha tvarovacího dílu je ve styku jednak s jednou čtvrtinou obvodové plochy svazku, jednak s jednou boční plochou sousedního tvarovacího dílu, vyznačující se tím, že každý tvarovací díl (4) překrývá svou vnější plochou (41) alespoň jednu polovinu zkosené plochy (32) tělesa (3) a vnitřní plochou (42) alespoň jednu pětinu boční plochy (44) sousedního tvarovacího dílu (4), přičemž tvarovací díly (4) svými širšími čelními plochami (43) jsou přivráceny k základové desce (5) a užšími čelními plochami (43) jsou přivráceny k lisovací hlavě (6a, 6b) pevně spojené s tělesem (3).
2. 2. Forma podle bodu 1, vyznačující se tím, že vnější plochy (41) tvarovacích dílů (4) mají úhel (c() zkosení 20 až 35°, který se rovná úhlu (o<), který svírají zkosené plochy (32) tělesa (3) s jeho podélnou osou.
3. 3. Forma podle bodu 1, vyznačující se tím, že vnitřní plochy (42) tvarovacích dílů (4) mají úhel (/3) zkosení 2 až 20®, který se rovná úhlu (/J), který svírají zkosené plochy (32) tělesa (3) s jeho podélnou osou, přičemž lisovací hlava (6) je opatřena ve spodní části přivrácené k tvarovacích dílům (4) vybráním (9), vzněmž je volně uložena opěrná destička (10), a ve své ose má lisovací hlava (6) otvor (11), s výhodou opatřený závitem.
4. 4. Forma podle bodu 1 a 2, nebo 1 a 3, vyznačující se tím, že vždy dva protilehlé tvarovací díly (4) mají stejný úhel zkosení svých vnějších ploch (41), který se rovná úhlu (JjcT), který svírají dvě příslušné zkosené plochy (32) tělesa (3) s jeho podélnou osou, přičemž úhel CJ) zkosení protilehlých vnějších ploch (41) a přilehlých zkosených ploch (32) se liší od úhlu (<T) seusednách protilehlých vnějších ploch (41) a přilehlých zkosených ploch (32) o 2 až 3°.
5. 5. Forma podle bodu 1 až 4, vyznačující se tím, že vnitřní plochy (42) tvarovacích dílů (4) mají funkční plochy (45), které jsou kruhového průřezu.