DE69220554T2

DE69220554T2 - Einstückig gegossene Ausrichthülse für faseroptischen Stecker und ihr Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69220554T2
Application number: DE69220554T
Authority: DE
Inventors: Akira Kawahara; Toshiyuki Matsumoto; Hideto Sonoda
Original assignee: Kyocera Corp; Sanwa Denki Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1991-11-20
Filing date: 1992-08-31
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2012-09-01
Also published as: EP0543094B1; EP0543094A1; DE69220554D1

Description

Die vorliegende Erfindung betriffi eine integral geformte keramische Ausrichtungs- Hülse zur Verwendung in einer optische Faser-Steckverbindung zum Verbinden von optischen Fasern, die in optischen Nachrichtenübermittlungssystemen und optischen Fasersensoren verwendet wird, und insbesondere eine integral geformte keramische Ausrichtungs-Hülse mit hoher Festigkeit, in die eine Zwinge mit guter Einsetzgriffigkeit genau eingepaßt werden kann. Diese Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der oben genannten integral geformten keramischen Ausrichtungs-Hülse mit geringen Kosten.
Herkömmlicherweise wird eine optische Faser-Steckverbindung unter Verwendung einer Zirkoniumdioxid-Zwinge auf dem Gebiet der optischen Nachrichtenübermittlung verbreitet eingesetzt. Eine integral geformte, gespaltene Phosphorbronze- oder Zirkoniumdioxid-Ausrichtungs-Hülse wird als Adapter für die obige optische Faser- Steckverbindung verwendet. Die gespaltene Zirkoniumdioxid-Ausrichtungs-Hülse erfährt besondere Aufmerksamkeit, da während der Befestigung oder des Lösens der Zwinge kein Metallpulver gebildet wird und eine hervorragende optische Verbindungsleistung erzielt werden kann.
Eine herkömmliche keramische gespaltene Ausrichtungs-Hülse liegt wie in Fig. 7 gezeigt in zylindrischer Form vor, die mit einem in Längsrichtung der Hülse verlaufenden Schlitz versehen ist. Die Innenoberfläche der Hülse wird derart einem Feinabschleifen unter Verwendung von Diamantkörnern unterzogen, daß der lnnendurchmesser der Hülse geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser einer darin einzusetzenden Zwinge.
Bei der Fertigung der in Fig. 7 gezeigten keramischen gespaltenen Ausrichtungs- Hülse ist die Fließfähigkeit der Diamantkörner jedoch schlecht, da sich auf der Innenoberfläche der Hülse kein Relief befindet. Des weiteren ist die Fläche, die der Abschleif-Fertigbearbeitung unterzogen werden soll, groß, weshalb die Verarbeitbarkeit schlecht ist und ein beträchtlicher Zeitaufwand für die Abschleif- Fertigbearbeitung erforderlich ist. Es besteht auch das Problem, daß die Geradheit der gespaltenen Ausrichtungs-Hülse in Längsrichtung nicht zufriedenstellend ist, da die Fließfähigkeit des Diamantkorns schlecht ist. Des weiteren schwankt die zum Entfernen der Zwinge aus der so hergestellten gespaltenen Hülse nach dem Einsetzen erforderliche Kraft stark. Wenn eine gespaltene Ausrichtungs-Hülse mit guter Einsetzgriffigkeit erforderlich ist, verursacht diese Schwankung deshalb eine Verschlechterung der Ausbeute an Fertigprodukten.
Gemäß der in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift 64-32210 offenbarten Technik ist es durch Bereitstellen eines konvexen Bereichs mit einem bogenförmigen Querschnitt, der sich in Längsrichtung an drei Stellen in der Umfangsrichtung auf der Innenoberfläche einer gespaltenen Ausrichtungs-Hülse mit einem Längsschlitz erstreckt, möglich, die Zwinge unter Druck stabil in die gespaltene Hülse einzupassen, und die Zwinge bei gleichbleibendem Druck zu befestigen, so daß die zur Befestigung der Zwinge an der Hülse oder dem Lösen derselben davon erforderliche Kraft beträchtlich verringert werden kann. Diese Art von Hülse mit konvexen Bereichen wird integral aus einem Metall oder Kunststoff geformt. Alternativ wird der Hülsenkörper aus einem Kunststoff geformt und dann werden die konvexen Bereiche in dem Hülsenkörper durch Einsatzformen aus Metall-, Keramik- oder Glasstäben bereitgestellt. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Hülsenkörper selbst und bei den konvexen Bereichen mit bogenförmigem Querschnitt um getrennte Körper.
In der oben genannten japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift findet sich keine Beschreibung, daß der Hülsenkörper und die konvexen Bereiche mit dem bogenförmigen Querschnitt unter Verwendung eines keramischen Materials integral geformt werden. Es ist selbstverständlich, davon auszugehen, daß die integrale Verarbeitung eines integral geformten keramischen Produkts mit einer Form wie dieser äußerst schwierig ist.
Da der konvexe Bereich außerdem einen bogenförmigen Querschnitt erhält, kommt die Zwinge mit dem konvexen Bereich in Linienkontakt, so daß die optische Verbindungsleistung letztendlich von der Rund heit der Zwinge bestimmt wird.
Außerdem entsteht selbst bei einer integral geformten keramischen, mit konvexen Bereichen versehenen Ausrichtungs-Hülse, z.B. wenn die Zwinge in die Hülse eingesetzt wird, eine Spannungskonzentration in dem Abschnitt, in dem jeder konvexe Bereich mit der Innenoberfläche des Hülsenkörpers verbunden ist, und die mechanische Festigkeit dieser Art von Hülse wird zu einem Problem.
Außerdem ist, wenn es sich bei dem Hülsenkörper und den konvexen Bereichen, wie in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift 64-32210 offenbart, um getrennte Elemente handelt, eine große Anzahl von Fertigungsschritten erforderlich, was zu erhöhten Kosten führt.
Demzufolge ist ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer integral geformten keramischen zylindrischen Ausrichtungs-Hülse mit hoher mechanischer Festigkeit zur Verwendung in einer optischen Faser-Steckverbindung, in die eine Zwinge mit guter Einsetzgriffigkeit eng anliegend eingepaßt werden kann.
Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung der oben genannten integral geformten keramischen Ausrichtungs- Hülse mit geringen Kosten und guter Ausbeute.
Das erste Ziel der vorliegenden Erfindung kann mit Hilfe einer integral geformten keramischen zylindrischen Ausrichtungs-Hülse wie in Anspruch 1 definiert erreicht werden.
Diese integral geformten keramischen zylindrischen Ausrichtungs-Hülsen können einen Schlitz beinhalten, der sich in Längsrichtung derselben erstreckt.
Das zweite Ziel der vorliegenden Erfindung kann mit Hilfe eines Verfahrens zur Herstellung einer integral geformten keramischen zylindrischen Ausrichtungs-Hülse wie in Anspruch 5 definiert erreicht werden.
Wenn diese integral geformte keramische zylindrische Ausrichtungs-Hülse einen Schlitz beinhaltet, der sich in Längsrichtung derselben erstreckt, ist ein Schritt zur Bildung des Schlitzes ebenfalls in dem obigen Verfahren beinhaltet.
Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und vieler der damit verbundenen Vorteile ist leicht möglich, da sie unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verständlich wird, worin:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform einer integral geformten keramischen Ausrichtungs-Hülse mit einem Schlitz gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2(A) bis Fig. 2(F) die seitlichen Endbereiche von Beispielen der integral geformten keramischen Ausrichtungs-Hülse mit einem Schlitz gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht ist, die eine Ausführungsform einer integral geformten keramischen Ausrichtungs-Hülse mit einem Schlitz gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4(A) und Fig. 4(B) teilweise vergrößerte Ansichten des Abschnitts A in Fig. 1 mit unterschiedlichen Radiuswerten eines Abschnitts, in dem der konvexe Bereich mit der Innenoberfläche des Hülsenkörpers der Ausrichtungs-Hülse verbunden ist, sind;
Fig. 5(A) eine schematische Darstellung zur Erklärung von an der in Fig. 3 gezeigten gespaltenen Ausrichtungs-Hülse durchgeführten Bruch belastungstests ist;
Fig. 5(B) ein Diagramm ist, das das Verhältnis zwischen der Bruchbelastung und dem Radiuswert des Abschnitts, in dem der konvexe Bereich mit der Innenoberfläche der Ausrichtungs-Hülse verbunden ist, zeigt;
Fig. 6 ein Flußdiagramm ist, welches das Fertigungsverfahren der integral geformten keramischen Ausrichtungs-Hülse gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen gespaltenen keramischen Ausrichtungs-Hülse ist;
Fig. 8 eine teilweise Längsschnittansicht einer einadrigen optischen Steckverbindung ist, welche einen Verbindungs-Adapter, der eine Ausrichtungs-Hülse gemäß der vorliegenden Erfindung einschließt, und ein Paar Verbindungsstecker, die noch nicht verbunden sind, umfaßt:
Fig. 9 eine teilweise Längsschnittansicht der in Fig. 8 gezeigten einadrigen optischen Steckverbindung ist, worin der Verbindungs-Adapter, der die Ausrichtungs-Hülse gemäß der vorliegenden Verbindung einschließt, und ein Paar Verbindungsstecker verbunden sind;
Fig. 10 eine teilweise Längsschnittansicht eines zweiadrigen optischen Verbindungssteckers vor der Verbindung ist, worin eine Ausrichtungs-Hülse gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
Fig. 11 eine teilweise Längsschnittansicht einer vieradrigen optischen Steckverbindung vor der Verbindung ist, worin eine Ausrichtungs-Hülse gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform einer integral geformten keramischen Ausrichtungs-Hülse mit einem Schlitz gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 2(A) bis 2(F) zeigen die seitlichen Endbereiche von Beispielen der integral geformten keramischen Ausrichtungs-Hülse 11 mit einem Schlitz 12 gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesen Beispielen der keramischen Ausrichtungs- Hülse wird ein Hülsenkörper 11 gebildet, indem man eine Zirkoniumdioxid-Keramik derart einem Strangpressen oder Spritzgießen unterzieht, daß sie einen Schlitz 12 aufweist, der sich in Längsrichtung derselben in Form eines Zylinders erstreckt. Dem so geformten Hülsenkörper 11 wird in der Richtung des Radius desselben eine zur Mitte des zylindrischen Hülsenkörpers 11 hin gerichtete federartige Rückprallelastizität verliehen.
Der Hülsenkörper 11 ist weiter mit konvexen Bereichen 13 und konkaven Bereichen 14 an der Innenoberfläche des Hülsenkörpers 11 versehen, die abwechselnd entlang des Umfangs desselben angeordnet sind und sich in Längsrichtung des Hülsenkörpers 11 erstrecken. Die konvexen Bereiche 13 dienen als Halterungen zum Halten einer optischen Steckverbindungs-Zwinge (nicht gezeigt), während die konkaven Bereiche 14 als Bereiche dienen, in denen Schleifstaub oder dergleichen, der sich durch die Reibung zwischen dem Hülsenkörper 11 und der optischen Steckverbindungs-Zwinge bildet, gesammelt wird. Deshalb ist für die konkaven Bereiche 14 keine spezielle Genauigkeit der Oberflächenglätte erforderlich.
Eine Mehrzahl derartiger konvexer Bereiche 13 und konkaver Bereiche 14 ist an der Innenoberfläche des Hülsenkörpers 11 entlang des Umfangs desselben in vorher festgelegten Abständen vorgesehen. Genauer beträgt die Anzahl der konvexen Bereiche 13 oder der konkaven Bereiche 14 vorzugsweise 3 bis 8, wie in Fig. 2(A) bis 2(F) gezeigt. Somit ist die Außenoberfläche der optischen Steckverbindungs- Zwinge (nicht gezeigt) in 3 bis 8 Richtungen gleichmäßig festgeklemmt.
Jeder konvexe Bereich 13 umfaßt an der Innenoberfläche desselben einen abzuschleifenden Rand bereich 13a, wie durch die Linie mit abwechselnd einem langen und zwei kurzen Strichen gezeigt. Die Oberseite 13b jedes konvexen Bereichs 13, die durch Abschleifen des Randbereichs 13a gebildet wird, hat die Form eines umgekehrten Bogens. Der Innendurchmesser des umgekehrten Bogens der Oberseite 13b wird mehrere Mikron kleiner als der Außendurchmesser der optischen Steckverbindungs-Zwinge (nicht gezeigt) gehalten, so daß die Außenoberfläche der optischen Steckverbindungs-Zwinge festgeklemmt ist und durch teilweisen Kontakt mit den Bogenoberseiten 13b der konvexen Bereiche 13 gehalten wird.
Genauer gesagt ist es, wenn z.B. die Länge (L) des Hülsenkörpers 11 11,4 mm beträgt, der Außendurchmesser (D) des Hülsenkörpers 11 3,2 ± 0,02 mm beträgt und der Innendurchmesser (d) des Hülsenkörpers 11 2,8 mm beträgt, angemessen, daß der Innendurchmesser (d') der von den Bogenoberseiten 13b gebildeten gedachten Rundung 2,493 mm beträgt. Somit beträgt die Höhe jedes konvexen Bereichs 13 die Hälfte der Differenz zwischen dem Innendurchmesser (d) und dem Innendurchmesser (d').
Des weiteren variiert die Breite (a) jedes konvexen Bereichs 13 je nach der Anzahl der konvexen Bereiche 13. Wenn jedoch die Anzahl der konvexen Bereiche 13 z.B. 3 bis 5 beträgt, wie in Fig. 2(A) bis 2(C) gezeigt, ist es angemessen, daß die Breite (a) 0,7 mm beträgt. Wenn die Anzahl der konvexen Bereiche 13 6 beträgt, wie in Fig. 2(D) gezeigt, ist es angemessen, daß die Breite (a) 0,6 mm beträgt. Wenn die Anzahl der konvexen Bereiche 13 7 oder 8 beträgt, wie in Fig. 2(E) und Fig. 2(F) gezeigt, ist es angemessen, daß die Breite (a) etwa 0,4 mm beträgt.
Ein Stufen-Bereich mit einem Höhenunterschied zwischen dem konvexen Bereich 13 und dem konkaven Bereich 14 wird in sanft gewölbter Form entlang des Umfangs des Hülsenkörpers 11 gebildet. Wenn dem Stufen-Bereich eine solche sanft gewölbte Form verliehen wird, erhöht sich die Bruchfestigkeit des konvexen Bereichs 13 verglichen mit dem Fall, daß dem Stufen-Bereich eine rechtwinklige Form verliehen wird, erheblich.
Fig. 3 ist eine Querschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform einer integral geformten keramischen Ausrichtungs-Hülse mit einem Schlitz gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. An der Innenoberfläche eines zylindrischen Hülsenkörpers 1 sind konvexe Bereiche 2a, 2b und 2c vorgesehen, die sich der Länge nach von einem Ende zum anderen des Hülsenkörpers 1 erstrecken, wobei die konvexen Bereiche 2a, 2b und 2c in Umfangsrichtung des Hülsenkörpers 1 mit angemessenem Zwischenraum gleichmäßig beabstandet sind. Die Oberseiten der konvexen Bereiche 2a, 2b und 2c werden abgeschliffen, um die Form eines umgekehrten Bogens (eine mittig um die zylindrische Achse des Hülsenkörpers 1 herum angeordnete Bogenform) zu bilden, und der Abschnitt, in dem jeder konvexe Bereich mit der Innenoberfläche des Hülsenkörpers 1 verbunden ist, ist sanft gerundet, um einen kontinuierlichen R zu ergeben. Die Oberseiten der konvexen Bereiche 2a, 2b und 2c haben die Form eines Bogens mit einem kleineren Krümmungsradius als der Krümmungsradius der in die Hülse einzusetzenden Zwinge, so daß die Zwinge ohne Spiel in die Hülse eingepaßt werden kann.
Um einen geeigneten Radius-Wert des Abschnitts, in dem der konvexe Bereich mit der Innenoberfläche des Hülsenkörpers verbunden ist, zu erhalten, wurden die Bruchbelastungstests durchgeführt, wobei der Radius-Wert des in Fig. 3 gezeigten konvexen Bereichs auf 0,030 mm, 0,1 mm und 0,5 mm geändert wurde. Bei den Bruchbelastungstests betrug die Anzahl von Prüfstücken mit dem Radius 0,030 mm 53 und die Anzahl von Prüfstücken mit dem Radius 0,1 mm und die Anzahl von Prüfstücken mit dem Radius 0,5 mm betrug jeweils 30.
Fig. 4(A) und Fig. 4(B) sind vergrößerte Ansichten des Abschnitts A in Fig. 1, mit einem Radius R = 0,030 mm in Fig. 4(A) und einem Radius R = 0,1 mm in Fig. 4(B). Bei den Bruchbelastungstests wird ein bewegliches Teil 3 eines Meßgeräts in den Schlitz einer gespaltenen Ausrichtungs-Hülse, wie in Fig. 5(A) gezeigt, eingeführt.
Ein Ende des beweglichen Teils 3 wird befestigt und auf das andere Ende wird in Pfeilrichtung eine Last aufgebracht, um ein Öffnen der gespaltenen Ausrichtungs- Hülse zu bewirken. Die Bedingungen dieses Bruchbelastungstests waren wie folgt:
Wanddicke t&sub1; des Hülsenkörpers: 330 µm
Gesamt-Wanddicke t&sub2;: 350 µm
Öffnungsgeschwindigkeit: 5 mm/Min.
Temperatur: 25ºC
Feuchtigkeit: 59%
Die Testergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben. Tabelle 1
Fig. 5(B) ist ein Diagramm, das die Ergebnisse der oben genannten Bruchbelastungstests zeigt, mit R (Radius) als X-Achse und der Bruchlast in kgf als Y-Achse.
Es ist klar, daß die in diese Hülse einzusetzende Zwinge an den drei konvexen Bereichen gestützt wird und eine Spannungskonzentration an jedem Verbindungsabschnitt, in dem der konvexe Bereich mit der Innenoberfläche des Hülsenkörpers verbunden ist, angewendet wird. Insbesondere sollte die an dem Verbindungsabschnitt des konvexen Bereichs 2b, der sich auf der gegenüberliegenden Seite des Schlitzes des Hülsenkörpers befindet, angewendete Spannungskonzentration verglichen mit jedem Fall, bei dem die Anzahl an konvexen Bereichen 4 oder mehr beträgt, größer sein. Demzufolge kann der minimale Radius- Wert für die sanfte Rundungsbedingung durch Ablesen aus dem Diagramm von Fig. 5(B) bestimmt werden, wobei der Radius-Wert für die Verwendung in der Praxis der auf die gespaltene Ausrichtungs-Hülse aufgebrachten minimalen Bruchlast entspricht. Da man davon ausgeht, daß in der Praxis eine benötigte Bruch last auf die gespaltene Ausrichtungs-Hülse, in der eine Zwinge an drei Punkten gestützt wird, etwa 5 kgf oder mehr beträgt, kann die gespaltene Ausrichtungs-Hülse der oben genannten Bruchlast standhalten, wenn der Radius-Wert etwa 0,05 mm oder mehr beträgt, wie aus dem Diagramm in Fig. 5(B) ersichtlich ist.
Konkreter kann mit Hinblick auf Fig. 5(B) die Anforderung für eine durchschnittliche Bruchlast von etwa 5 kgf erfüllt werden, selbst wenn R etwa 0,04 mm beträgt. Mit Hinblick auf die Abweichung von der Genauigkeit der Produkte und die Ausbeute der Produkte ist es jedoch vorzuziehen, daß der Radius-Wert (R) etwa 0,05 mm oder mehr beträgt.
Da die integral geformte keramische zylindrische Ausrichtungs-Hülse der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben eine einfache Form hat, ist sie leicht zu formen. Die Innen-Verarbeitung nach dem Sintern kann ebenfalls dadurch erfolgen, daß man die Oberflächen der konvexen Bereiche lediglich einer Abschleif- Fertigbearbeitung unterzieht. Deshalb wird die Verarbeitungszeit verglichen mit dem Fertigungsverfahren einer herkömmlichen Ausrichtungs-Hülse stark verkürzt. Außerdem befinden sich zwischen den benachbarten konvexen Bereichen 2a, 2b bzw. 2c angemessene Abstände, so daß die Fließfähigkeit des bei der Innen- Verarbeitung verwendeten Diamantkorns deshalb äußerst gut ist. Dies hat eine starke Verbesserung der Geradheit der konvexen Bereiche in Längsrichtung zur Folge. Mit anderen Worten kann ein angemessener Zwischenraum zwischen den benachbarten konvexen Bereichen festgelegt werden, um eine klare Verbesserung der Geradheit des konvexen Bereichs zu erzielen.
Da die Geradheit der konvexen Bereiche der Ausrichtungs-Hülse gemäß der vorliegenden Erfindung äußerst gut ist, ist die zur Entnahme einer Zwinge aus der Hülse erforderliche Kraft außerdem konstant gleichbleibend. Wenn eine gute Einsetzgriffigkeit der Zwinge in die Hülse erforderlich ist, wird die Herstellung der Hülsen im allgemeinen von der oben erwähnten zur Entnahme der Zwinge aus der Hülse erforderlichen Kraft bestimmt. Deshalb kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Ausbeute stark verbessert werden. Im Fall der herkömmlichen Zirkoniumdioxid-Ausrichtungs-Hülse liegt die zur Entnahme einer Zwinge aus der Hülse erforderliche Kraft im Bereich von 120 bis 420 gf, wenn der Innendurchmesser der Hülse im Bereich von 2,491 mm bis 2,496 mm liegt. Im Gegensatz zu dieser Schwankung von 300 gfliegt die zur Entnahme der Zwinge aus der integral geformten keramischen zylindrischen Ausrichtungs-Hülse gemäß der vorliegenden Erfindung erforderliche Kraft im Bereich von 100 bis 260 gf, mit einer Schwankung von 160 gf. Verständlicherweise kann die zur Entnahme einer Zwinge aus der Ausrichtungs-Hülse der vorliegenden Erfindung erforderliche Kraft deshalb drastisch stabilisiert werden.
Die integral geformte keramische Ausrichtungs-Hülse mit drei konvexen Bereichen wird in der obigen Ausführungsform beschrieben, doch dies schränkt die vorliegende Erfindung in keiner Weise ein. An der Innenoberfläche des Hülsenkörpers können vier oder mehr konvexe Bereiche vorgesehen sein. Unter Berücksichtigung der verbesserten Wirkung der Fließfähigkeit der Diamantkörner im Verlauf der Innen- Verarbeitung ist es in diesem Fall erforderlich, daß die benachbarten konvexen Bereiche in angemessenen Abständen beabstandet sind. Um die Abschleif- Verarbeitungszeit für die Oberseiten der konvexen Bereiche zu verkürzen, ist es auch besser, die Fläche, die der Abschleif-Verarbeitung unterzogen werden soll, zu verringern. Wenn die Anzahl konvexer Bereiche erhöht wird, ist es deshalb wünschenswert, daß die Größe jedes konvexen Bereichs so klein wie möglich gemacht wird.
Das Verfahren zur Herstellung der oben genannten integral geformten keramischen zylindrischen Ausrichtungs-Hülse zur Verwendung in der optischen Steckverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf das in Fig. 6 gezeigte Flußdiagramm ausführlich beschrieben.
Wie in Fig. 6 gezeigt, wird ein keramisches Ausgangsmaterial in einem Formgebungsverfahren unter Verwendung einer Metallform durch Strangpressen zu einem länglichen zylindrischen Hülsenkörper mit einer wie oben umrissenen Struktur der Innenoberfläche geformt. Konkret befinden sich an der Innenoberfläche des Hülsenkörpers mindestens drei konvexe Bereiche, die in Längsrichtung von einem Ende zum anderen der zylindrischen Ausrichtungs-Hülse verlaufen und in der Umfangsrichtung der Hülse in angemessenen Zwischenräumen gleichmäßig beabstandet sind. Die Oberseiten der konvexen Bereiche haben die Form eines umgekehrten Bogens (eine mittig um die zylindrische Achse des Hülsenkörpers herum angeordnete Bogenform) und außerdem sind der Hülsenkörper und die konvexen Bereiche derart integral geformt, daß der Abschnitt, in dem jeder konvexe Bereich mit der Innenoberfläche des Hülsenkörpers verbunden ist, gerundet ist, um einen kontinuierlichen R zu ergeben.
Nach Beendigung der Formgebung wird das geformte Produkt gesintert. Selbst bei normaler Sinterung weist die keramische Ausrichtungs-Hülse gemäß der vorliegenden Erfindung hohe Bruchfestigkeit auf und die Schwankungen der Bruchfestigkeit und der zur Entnahme der Zwinge aus der Hülse erforderlichen Kraft sind gering, da der keramische Hülsenkörper und die konvexen Bereiche gemäß der vorliegenden Erfindung integral geformt werden. Durch Verwendung einer HIP (isostatischen Heißpress)-Sinterung kann die Bruchfestigkeit der Hülse mit dieser Form erhöht werden, und die Schwankung der Bruchfestigkeit und der zur Entnahme der Zwinge aus der Hülse erforderlichen Kraft können sogar noch weiter verringert werden.
Anschließend werden die Oberseiten der an der Innenoberfläche des Hülsenkörpers vorgesehenen konvexen Bereiche einer Abschleif-Fertig bearbeitung unterzogen. Der so erhaltene lange Hülsenkörper wird einem Schleifen in Umfangsrichtung und in Längsrichtung unterzogen und dann zur Verwendung in der keramischen zylindrischen Ausrichtungs-Hülse der vorliegenden Erfindung in eine Mehrzahl von Hülsenkörpern mit einer vorbestimmten Länge geschnitten. Die Kanten jedes der so geschnittenen Hülsenkörper werden dann einer Abschleif-Fertigbearbeitung unterzogen, wodurch Körper zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.
Wenn die keramische Ausrichtungs-Hülse der vorliegenden Erfindung in Längsrichtung einen Schlitz aufweist, wird nach dem Schleifvorgang ein Schlitz vorgesehen. So kann die integral geformte keramische zylindrische Ausrichtungs- Hülse gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden.
Wie zuvor erwähnt, kann die Bruchfestigkeit der Hülse weiter verbessert werden, wenn die HIP-Sinterung in dem Sinterverfahren eingesetzt wird. Zur Bestätigung der obigen Tatsache wurde einer Bruchfestigkeits-Prüfung unter Verwendung von 50 Proben der einer HIP-Sinterung unterzogenen integral geformten keramischen gespaltenen Ausrichtungs-Hülse durchgeführt, wobei der Radius-Wert des Abschnitts, in dem der konvexe Bereich mit der Innenoberfläche der Hülse verbunden ist, 0,10 mm beträgt. Als Ergebnis betrug die Bruchbelastung durchschnittlich 7,66 kgf und es wurde beobachtet, daß sich der Weibull-Koeffizient mit 15,81 merklich verbesserte. Die Schwankung der Bruchfestigkeit kann drastisch verringert werden.
Wie oben angegeben, werden der zylindrische Hülsenkörper und die konvexen Bereiche integral aus einem keramischen Material geformt. Dann wird die integral geformte Hülse gesintert, gefolgt von einer Abschleif-Fertigbearbeitung der Oberseiten der konvexen Bereiche. Diese Fertigung kann in äußerst kurzer Zeit durchgeführt werden, obwohl die Anzahl der Fertigungsverfahrensabläufe die gleiche ist wie für das herkömmliche Verfahren.
Außerdem können durch integrales Formen des Hülsenkörpers und der konvexen Bereiche aus einem keramischen Ausgangsmaterial und anschließendes Sintern der geformten Hülse die Bruchfestigkeit der Hülse erhöht und die Schwankungen der Bruchfestigkeit und der zur Entnahme der Zwinge aus der Hülse erforderlichen Kraft verringert werden. Des weiteren ist es durch Anwendung der HIP-Sinterung möglich, die Bruchfestigkeit der Hülse weiter zu verbessern und sehr geringe Abweichungen der Bruchfestigkeit und der zur Entnahme der Zwinge aus der Hülse erforderlichen Kraft zu erzielen.
Demzufolge kann mit Hilfe des Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung eine integral geformte keramische Ausrichtungs-Hülse mit hoher Qualität bei äußerst geringen Kosten hergestellt werden.
Die integral geformte keramische Ausrichtungs-Hülse gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einer einadrigen Steckverbindung, wie in Fig. 8 und Fig. 9 gezeigt, verwendet werden. In diesen Figuren steht der Buchstabe A für die integral geformte keramische Ausrichtungs-Hülse gemäß der vorliegenden Erfindung. Konkret handelt es sich bei der keramischen Ausrichtungs-Hülse um eine gespaltene Hülse
Die in Fig. 8 und Fig. 9 gezeigte einadrige Steckverbindung umfaßt ein Paar Verbindungsstecker, P, P, die jeweils eine eingebaute Zwinge mit einer darin eingesetzten optischen Faser aufweisen, und einen Verbindungs-Adapter B, in dem die innere gespaltene Hülse A gehalten wird, um jede von den gegenüberliegenden Seiten derselben aus darin eingesetzte Zwinge zu verbinden und die Zwingen auszurichten.
Der Verbindungs-Adapter B, der die oben genannte eingesetzte gespaltene Ausrichtungs-Hülse A einschließt, umfaßt, wie in Fig. 8 und 9 gezeigt, ein Hülsenpaar 3, 3, um die gespaltene Ausrichtungs-Hülse A zu halten, ein Gehäusepaar 4, 4, um das Hülsenpaar 3, 3 und die gespaltene Ausrichtungs-Hülse A zu halten, und Schrauben (nicht gezeigt), die das Gehäusepaar 4, 4 verbinden. An der Spitze jeder Hülse 3, 3 sind Eingriffsvorsprünge 3a, 3a vorgesehen, die in die Eingriffs-Rillenbereiche eines Rahmens der Verbindungsstecker P, P eingreifen.
Jeder Verbindungsstecker P umfaßt eine Zwinge 2 mit einer inneren eingebauten Kapillare (nicht gezeigt), durch die ein optisches Faserkabel 5 eingesetzt wird, eine Schraubenfeder 6, die extern an dem rückwärtigen Ende der Zwinge 2 befestigt ist, um die Zwinge 2 elastisch nach vorne zu drücken, einen abgestuften zylindrischen Anschlagring 7, der in das rückwärtige Ende der Schraubenfeder 6 eingeschraubt wird, einen Steckerrahmen 8, der in den Anschlagring 7 eingepaßt wird und die Bewegung der Zwinge 2 steuert, eine Noppe 9, die extern an dem Steckerrahmen 8 angebracht ist, einen Stemmring (nicht gezeigt), um das optische Faserkabel 5 durch Verankern an dem rückwärtigen Ende des Anschlagringes 7 zu befestigen, und eine Gummihalterung 10, um den Stemmring 10 zu bedecken.
Um die optischen Fasern der optischen Faserkabel 5, 5 durch Verwendung eines Paars der so hergestellten Verbindungsstecker P, P und des Verbindungs-Adapters B zu verbinden, werden die Verbindungsstecker P, P von den gegenüberliegenden Seiten des Verbindungs-Adapters B aus in denselben gesteckt, so daß die Eingriffsvorsprünge 3a, 3a der Hülsen 3, 3 des Verbindungs-Adapters B wie in Fig. 9 gezeigt in die Verbindungsnuten 8a, 8a der Steckerrahmen 8, 8 der Verbindungsstecker P, P eingreifen.
In diesem Augenblick kommen in den Verbindungssteckern P, P und dem Verbindungs-Adapter B die vorstehende Außenoberfläche jeder der Zwingen 2, 2 mit den Innenoberflächen der gespaltenen Ausrichtungs-Hülsen A, A in Berührung und die vorstehende Innenoberfläche jedes der Steckerrahmen 8, 8 kommt mit den vorstehenden Außenoberflächen der gespaltenen Ausrichtungs-Hülsen 3, 3 in Berührung. Zur gleichen Zeit werden die Endoberflächen der in die Verbindungsstecker P, P eingeführten optischen Faser durch die Rückprallkraft jeder der Schraubenfedern 6, 6, die in die Verbindungsstecker P, P eingebaut sind, miteinander in Druckkontakt gebracht. Somit kommen die optischen Fasern der optischen Faserkabel 5, 5 miteinander derart in Berührung, daß der Verbindungsverlust minimiert wird.
Die gespaltene Ausrichtungs-Hülse A gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch in einem zweiadrigen Verbindungsstecker, wie in Fig. 10 gezeigt, eingesetzt werden. In der Figur werden ein Paar zweiadrige Stecker P, P, die jeweils mit zwei Zwingen 2 versehen sind, und ein mit zwei gespaltenen Ausrichtungs-Hülsen A versehener Adapter B gleichzeitig verbunden.
Des weiteren kann die gespaltene Ausrichtungs-Hülse A gemäß der vorliegenden Erfindung in einem vieradrigen Verbindungsstecker, wie in Fig. 11 gezeigt, eingesetzt werden. In der Figur bedeutet P&sub1; einen mit 4 Zwingen 2 versehenen vieradrigen Stecker und P&sub2; bedeutet eine mit 4 Zwingen 2 versehene vieradrige Steckerbuchse, die ineinanderpassen.
Der Grund dafür, daß die Ausrichtungs-Hülse gemäß der vorliegenden Erfindung in der oben genannten mehradrigen Steckverbindung eingesetzt werden kann, liegt darin, daß die Ausrichtungs-Hülse der vorliegenden Erfindung eine leichtere, doch sicherere Befestigung und Lösung der Verbindungsstecker als herkömmliche Ausrichtungs-Hülsen erlaubt.
Die aus Zirkoniumdioxid-Keramik bestehende keramische zylindrische Ausrichtungs- Hülse gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Strangpressen oder Spritzgießen, Sintern und Schleifen des oberen Teils jedes inneren konvexen Bereichs hergestellt werden. Insbesondere ist eine HIP-Sinterung wirksam, um die Qualität der Ausrichtungs-Hülse zu verbessern. Somit ist die Herstellung einfach und die Herstellungsgenauigkeit ist äußerst hoch. Des weiteren wird die Außenoberfläche der Zwinge durch eine Mehrzahl der konvexen Bereiche fest in einem teilweise kontaktierenden Zustand, der einem Punktkontakt sehr nahe kommt, gehalten, so daß die Abweichung der zur Befestigung und Lösung der Zwinge erforderlichen Kraft minimiert wird. Wenn die Ausrichtungs-Hülse der vorliegenden Erfindung in einen Verbindungs-Adapter zur Verbindung eines Paares von Verbindungssteckern eingebaut wird, sind die beiden gegenüberliegenden Verbindungen deshalb sehr stabil.
Da Zirkoniumdioxid-Keramik in der Ausrichtungs-Hülse verwendet wird, verbessert sich des weiteren die Härte der konvexen Bereiche erheblich. Da jeder konkave Bereich durch die Reibung zwischen der Ausrichtungs-Hülse und der Zwinge gebildetes Schleifpulver oder gebildeten Schleifstaub aufnehmen kann, besteht außerdem fast keine Gefahr, daß ein solches Schleifpulver oder ein solcher Schleifstaub in den Kontaktbereich zwische der Hülse und der Zwinge kommt, so daß das Abschleifen der Hülse und der Zwinge, das möglicherweise durch das Schleifpulver oder den Schleifstaub hervorgerufen wird, minimiert werden kann, und ein stabiles Halten, eine Befestigung oder ein Lösen der Zwinge über einen längeren Zeitraum hinweg erzielt werden kann.

Claims

1. Integral geformte keramische zylindrische Ausrichtungs-Hülse, umfassend

(a) einen zylindrischen Hülsenkörper (1) und

(b) eine Mehrzahl von an der Innenoberfläche des Hülsenkörpers (1) befindlichen und daraus hervorstehenden konvexen Bereichen (2a, 2b, 2c), wobei sich jeder der konvexen Bereiche (2a, 2b, 2c) in Längsrichtung des Hülsenkörpers (1) von einem Ende zum anderen erstreckt, wobei die radiale Innenoberfläche jedes der konvexen Bereiche (2a, 2b, 2c) eine konkave Form aufweist und der Abschnitt, in dem jeder der konvexen Bereiche mit der Innenoberfläche des Hülsenkörpers verbunden ist, kontinuierlich gerundet ist, um eine sanft gewölbte Form zu ergeben, so daß sich die Bruchfestigkeit der konvexen Bereiche erhöht.

2. Integral geformte keramische zylindrische Ausrichtungs-Hülse nach Anspruch 1, worin der Hülsenkörper (1) in Längsrichtung einen Schlitz aufweist.

3. Integral geformte keramische zylindrische Ausrichtungs-Hülse nach Anspruch 1 oder 2, worin die Anzahl der konvexen Bereiche mindestens 3 beträgt und der Radius (R) des kontinuierlich gerundeten Abschnitts etwa 0,05 mm oder mehr beträgt.

4. Integral geformte keramische zylindrische Ausrichtungs-Hülse nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, worin das keramische Material Zirkoniumdioxid ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer wie in Anspruch 1 definierten integral geformten keramischen zylindrischen Ausrichtungs- Hülse, welches die folgenden Schritte umfaßt:

(a) Integrales Formen eines keramischen Materials zu einem zylindrischen Hülsenkörper (1), der mit einer Mehrzahl von an der Innenoberfläche des Hülsenkörpers befindlichen und daraus hervorstehenden konvexen Bereichen (2a, 2b, 2c) versehen ist, wobei sich jeder der konvexen Bereiche (2a, 2b, 2c) in Längsrichtung des Hülsenkörpers (1) von einem Ende zum anderen erstreckt und der Abschnitt, in dem jeder der konvexen Bereiche mit der Innenoberfläche des Hülsenkörpers verbunden ist, kontinuierlich gerundet ist;

(b) Sintern des zylindrischen Hülsenkörpers mit den konvexen Bereichen; und

(c) Abschleifen der Oberflächen der konvexen Bereiche, um den Oberflächen der konvexen Bereiche (2a, 2b, 2c) eine konkave Form zu verleihen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, welches zusätzlich den folgenden Schritt umfaßt:

(d) Ausbilden eines Schlitzes in Längsrichtung des zylindrischen Hülsenkärpers.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, worin der zylindrische Hülsenkörper in Schritt (b) einer HIP-Sinterung unterzogen wird.

8. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 7, worin das keramische Material Zirkoniumdioxid ist.

9. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 8, worin das integrale Formen in Schritt (a) durch Strangpressen oder Spritzgießen erfolgt.