DE69304967T2

DE69304967T2 - Ein Dornführungsgegenstück enthaltende Giessvorrichtung zum Giessen von faseroptischen Steckerstiften und mit Hilfe dieser Vorrichtung gegossener Steckerstift

Info

Publication number: DE69304967T2
Application number: DE69304967T
Authority: DE
Inventors: Said Lalaouna; Jean-Francois Ollivier; Manuel Penha
Original assignee: Framatome Connectors International SAS
Current assignee: FCI SA
Priority date: 1992-03-24
Filing date: 1993-03-22
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2013-03-23
Also published as: EP0562934A1; DE69304967D1; EP0562934B1; US5439370A; FR2689253B1; US5313541A; FR2689253A1

Description

Die Erfindung betrifft den Formguß von Kunststoffringen für faseroptische Stecker.
Im Unterschied zu Ringen aus Keramikmaterial, die mit großer Genauigkeit bearbeitet werden können, was jedoch teuer ist, sind die wesentlich billigeren Kunststoffringe häufig schlecht auf Maß gearbeitet.
Mit den herkömmlichen Formgußtechniken für Kunststoffteile (ob dies Thermo- oder Duroplaste sind) kann nämlich selten die notwendige Maßgenauigkeit erreicht werden: in der Regel ist ein Ring ein zylindrisches Teil von 12 mm Länge mit einem Außendurchmesser von 2500 µm und einer Axialbohrung mit einem Durchmesser von 126 µm; diese beiden Durchmesser müssen mit einer Genauigkeit von {0, + 1 µm} und einer Konzentrizitätsdifferenz von maximal 0,7 µm zwischen Außen- und Innendurchmesser erreicht werden.
Die Gußform weist hierzu ein hohles, zylindrisches Nest oder ein sorgfältig bearbeitetes "präzisionsrohr" auf, das einen Axialdorn aufnimmt, der an seinem Ende eine kalibrierte Nadel mit einem Durchmesser von 126 µm {0, -1 µm) trägt. Diese beiden Teile (Rohr und Nadel) können mit sehr großer Präzision hergestellt werden, doch bleibt die Schwierigkeit des Erreichens einer größeren Konzentrizität als 0,7 µm zwischen diesen beiden. Diese Konzentrizität ist umso schwerer zu erreichen, als der die Nadel tragende Dorn aufgrund der Bedingungen beim Formgießen mit dem unteren Nest der Gußform verbunden und es somit unmöglich ist, Nadel und Rohr fest miteinander zu verbinden, da diese beiden Teile bei jedem Gußzyklus trennbar sein müssen.
Um diesem Problem abzuhelfen, wurde vorgeschlagen, ein Gegenstück oder "Umkehrführungsstück" zu verwenden, dessen Außendurchmesser eng in das Präzisionsrohr montiert wird und eine Bohrung mit einem Durchmesser von 127 µm aufweist, die beim Schließen der Gußform und während der Kunststoffeinspritzphase die kalibrierte Nadel präzise aufnimmt und somit positioniert (Führungsfunktion).
Dieses Gegenstück hat jedoch den Nachteil, daß es den Abzug der in dem Formhohlraum enthaltenen Gase während des Einspritzens verhindert (Lüftungsfunktion), da der Abzug aufgrund der Bedingungen beim Formguß von Präzisionsringen nicht wie gewohnt über die Formtrennebene der Gußform erfolgen kann. Außerdem ist das Spiel zwischen der Nadel mit 126 µm und der Bohrung des Gegenstücks mit 127 µm völlig unzureichend, um als Lüftung zu dienen, da der Druckverlust in einem solchen Spalt bei weitem zu hoch wäre, insbeson dere, da die Restgase sehr schnell abgezogen werden müssen, da das Einspritzen des Kunststoffs nur einige Sekunden dauert (manchmal sogar weniger als zwei Sekunden).
Die bisher vorgeschlagenen Techniken dieser Art bieten, wie später noch ausgeführt ist, keine Lösung an, die sowohl von der Lüftung als auch von der Führung her zufriedenstellend wäre. Bisher ergab sich immer das Dilemma zwischen einerseits zu hohem Spiel oder Folgen komplexer Abmessungen, die eine geringere Führungsgenauigkeit bedeuten, und andererseits zu geringem Spiel, das eine ordnungsgemäße Lüftung verhindert.
Ziel der Erfindung ist es, eine Geometrie für ein Gegenstück vorzuschlagen, die sowohl den Erfordernissen der Führungs- als auch denen der Lüftungsfunktionen genügt und mit der man die gewünschte Konzentrizität zwischen Innen- und Außendurchmesser der gegossenen Ringe erreicht.
Dieses Gegenstück ist Teil einer Vorrichtung des vorgenannten Typs, die genauer umfaßt: ein Nest, das den Gußhohlraum bildet und ein zylindrisches, kalibriertes Formrohr umfaßt, das den Außendurchmesser des zu gießenden Rings definiert, und ein unteres Nest, das diesen Gußhohlraum verschließt; einen Dorn, der mit diesem unteren Nest verbunden ist und sich axial in dem Hohlraum erstreckt und an seinem freien Ende durch eine kalibrierte Nadel verlängert ist, die den Innendurchmesser des zu gießenden Rings definiert; ein Gegenstück, das sich gegenüber dem Dorn axial in dem Hohlraum erstreckt, wobei dieses Gegenstück eine Führungsbohrung für die Nadel aufweist, die das Ende derselben aufnimmt, um dann die Konzentrizität zwischen Nadel und Rohr zu gewährleisten; und Lüftungsvorrichtungen, die beim Einspritzen des Kunststoffs das Entweichen der in dem Gußhohlraum enthaltenen Gase nach außen ermöglichen.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung werden die Lüftungsvorrichtungen von einer Mehrzahl von axial aufeinanderfolgenden Bereichen des Gegenstücks gebildet, die umfassen: einen kurzen zylindrischen Lüftungsbereich, dessen Durchmesser zwischen dem Gegenstück und dem Rohr ein Spiel bestehen läßt, das einen durchgehenden Umfangsluftkanal bildet, der mit dem Gußhohlraum verbunden ist; eine Vertiefung, die eine Beruhigungskammer bildet; und einen langen zylindrischen Führungsbereich, dessen Nenndurchmesser mit dem Rohr eine Passung ohne Spiel mit einer leichten Spannung liefert, wobei dieses Teil mit diskreten, längs verlaufenden Luftkanälen versehen ist, die entlang von Erzeugenden dieses langen zylindrischen Bereichs verlaufen.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ist das Gegenstück ein im wesentlichen zylindrisches Drehteil, das vollständig in das Formrohr des Gußhohlraums mit einer Passung ohne Spiel und minimaler Spannung eingeführt ist. In diesem Fall beträgt der Innendurchmesser des Rohrs vorzugsweise {0, -1 µm} und der Außendurchmesser des Gegenstücks {+1 µm, 0) bei einem Nenndurchmesser von 2500 µm, wobei das Gegenstück vorteilhafterweise aus einem bearbeiteten Keramikmaterial besteht.
Die Stirnseite des Gegenstücks ist günstigerweise als Schablone vorgesehen, damit die entsprechende Fläche des Rings direkt beim Formgießen eine vorbestimmte endgültige Form erhält.
Die Erfindung faßt als neues Produkt ebenfalls einen Ring für faseroptische Stecker ins Auge, der durch eine unbearbeitete Stirnseite gekennzeichnet ist, die eine direkt beim Formgießen erhaltene vorbestimmte Form aufweist, und zwar mittels einer dieses letztere Merkmal aufweisenden Vorrichtung.
Nachfolgend wird die Erfindung mit Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben.
- Fig. 1 stellt schematisch im Schnitt eine Formgußvorrichtung dar, bei der ein Gegenstück mit bekannter Geometrie verwendet wird.
- Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1.
- Fig. 3 ist eine Fig. 1 entsprechende Ansicht eines nach den Lehren der Erfindung gearbeiteten Gegenstücks.
Mit Bezug zu den Figuren 1 und 2 soll zunächst eine Vorrichtung des Stands der Technik beschrieben werden.
In diesen Figuren bezeichnet die Bezugsziffer 1 den Formgußkörper 1, der eine zentrale Bohrung 2 oder ein "Präzisionsrohr" aufweist und durch ein Element 3 verschlossen ist, welches das untere Nest bildet. Die Vorrichtungen zum Einspritzen des Kunststoffs, zum Abkühlen der Gußform, zum Aufsteuern derselben, etc. sind bekannte Vorrichtungen und aus diesem Grund nicht dargestellt.
Diese Einheit definiert einen Gußhohlraum 4, in dem ein Dorn 5 vorgesehen ist, der fest mit dem Deckel 3 verbunden ist und an seinem freien Ende eine kalibrierte Nadel 6 mit einem Durchmesser von 126 µm trägt. Der Innendurchmesser der Bohrung 2 definiert den Außendurchmesser des zu gießenden Rings (2500 µm) und der Durchmesser der kalibrierten Nadel 6 definiert den Innendurchmesser der Öffnung eben dieses Rings (126 µm).
Um die Nadel 6 während des Gußvorgangs genau positioniert zu halten, d.h., um die Konzentrizität zwischen dieser Nadel und der Bohrung 2 zu gewährleisten, sieht man ein in das Präzisionsrohr eingefügtes Gegenstück 7 mit einer Bohrung eines Durchmessers von 127 µm vor, das die kalibrierte Nadel 6 aufnimmt. Der fest mit dem unteren Nest 3 verbundene Dorn 5 bewegt sich beim Schließen der Gußform (Hub von etwa 200 mm) zusammen mit diesem, wodurch die Nadel in das Gegenstück 7 eingeführt wird, und umgekehrt beim Öffnen der Gußform und Schlagen des Rings aus der Form.
Das Gegenstück 7 weist einen vorderen Teil 10 auf, der mit einem Spiel J&sub1; in das Formrohr 2 eingeführt wird, das einen Spalt 11 läßt, der das Entweichen der beim Einspritzen des Kunststoffs in den Hohlraum 4 verdrängten Gase zuläßt. Der hintere Teil 12 seinerseits ist mit einem so geringen Spiel J&sub0; wie möglich, möglichst gleich Null, in einem entsprechenden Hohlraum angeordnet, um die Präzisionsführung des Gegenstücks 7 zu gewährleisten. Um das Entweichen der verdrängten Gase durch den Spalt 11 zu gestatten, weist dieser hintere Teil 12, wie man insbesondere in Fig. 2 sehen kann, eine gewisse Anzahl von Durchlässen 13 auf, die aus Abflachungen 14 bestehen, die so an dem Stück vorgesehen sind, daß sie die Führungspräzision erhalten, dennoch aber einen Durchlaß für die Gase bestehen lassen, beispielsweise drei in 120º voneinander angeordnete Abflachungen. Diese Gase werden über die Formtrennebene 15 des hinteren Teils der Gußform abgeführt (der Weg der verdrängten Gase ist durch die Pfeile der Fig. 1 dargestellt). Wie man feststellen kann, löst diese bekannte Konfiguration zwar das Lüftungsproblem, liefert jedoch keine genaue Führung des Gegenstücks 7 bezüglich der Nadel 6 und verhindert daher eine gute Konzentrizität zwischen dieser Nadel 6 und dem Formrohr 2: die bezüglich der relativ großen (nicht geführten) überstehenden Länge lp relativ geringe Führungslänge 1g einerseits, die beiden Bohrungsdurchmesser des Rohrs 2 und die beiden Durchmesser des Führungsstücks 7 andererseits führen nämlich zu einer komplexen Folge von Maßen zwischen der Nadel 6 und der Bohrung 8, welche die diversen Unsicherheitsfaktoren bei den Maßen kumuliert. Um diesem Nachteil abzuhelfen, schlägt die Erfindung eine neue Gegenstückkonstruktion vor, die schematisch in Figur 3 dargestellt ist.
Das Gegenstück 7 der Erfindung besteht aus einem zylindrischen Drehelement, das vollständig in das Präzisionsrohr 2 eingeführt ist und drei aufeinanderfolgende Bereiche 16, 17, 18 umfaßt. Das Gegenstück 7 kann günstigerweise aus bearbeitetem Keramikmaterial bestehen. Der Bereich 16, der gegenüber dem Dorn 5 und der Nadel 6 angeordnet ist, ist ein kurzer zylindrischer Bereich, der mit der Bohrung 2 ein Spiel J&sub2; einiger Mikrometer aufweist, in der Weise, daß er einen gleich- und ringförmigen Luftkanal 19 bildet, der mit dem Hohlraum 4 verbunden ist. Der zweite Bereich 17 umfaßt günstigerweise eine zylindrische Vertiefung 20, die als Beruhigungskammer dient. Der dritte Bereich 18 wird von einem langen zylindrischen Bereich gebildet, dessen Nenndurchmesser mit dem Rohr eine Passung mit minimaler Pressung ohne Spiel und Verformung liefert, beispielsweise mit einem auf {+1 µm, 0} festgelegten Gegenstückaußendurchmesser bei einem Nenndurchmesser der Bohrung 2 von 2500 µm, der auf {0, -1 µm} festgelegt ist.
Dieser Bereich 18 des Gegenstücks weist außerdem punktuelle Luftkanäle 21 auf, die von Abflachungen 22 der gleichen Art wie der vorstehend mit Bezug zu Fig. 2 beschriebenen gebildet werden und das Entweichen der Gase aus der Beruhigungskammer 20 zu den Formtrennebenen der Gußform ermöglichen.
Man kann somit feststellen, daß jeder Bereich des Gegenstücks 7 eine besondere Aufgabe hat, die er optimal erfüllt:
- der Bereich 16 erfüllt die Aufgabe des Lüftens, indem er einen Luftkanal bildet, der schmal ist (damit keine festen Stoffe hindurchgelangen können) und eine geringe Länge aufweist (um die Führung nicht zu stören), und dessen Kreisförmigkeit für einen gleichmäßigen Abzug der Gase sorgt und damit Störungen beim Befüllen des Hohlraums mit dem Kunststoff vermeidet;
- der Bereich 17 dient mit seiner Vertiefung 20 als Beruhigungskammer und ermöglicht den Übergang zwischen dem durchgehenden Luftkanal 19 und den punktuellen Luftkanälen 21, indem er den Abzugsdruck der Gase verringert und deren Abströmen reguliert und indem er auf diese Weise die Auswirkungen des ungleichmäßigen Entweichens aus den punktuellen Luftkanälen ausgleicht (hierzu ist anzumerken, daß die Abmessungen der Vertiefung 20 relativ wenig kritisch sind);
- der Bereich 18 schließlich übernimmt die Aufgabe der Führung, mit einer minimalen überstehenden Länge (das Verhältnis lp/lg zwischen nicht geführter und geführter Länge ist sehr viel kleiner als das der bekannten Konfiguration, wie man beim Vergleich der Figuren 1 und 3 sehen kann), und mit einer minimalen Maßfolge, da das Gegenstück 7 direkt in das Formrohr 2 eingesetzt ist.
In der Praxis erhält man auf diese Weise zwischen dem Dorn 5 und der Nadel 6 einerseits und der Bohrung 8 des Gegenstücks 7 andererseits ein Spiel von 0,5 µm, was der geforderten Konzentrizitätstoleranz von 0,7 µm sehr nahekommt, ohne daß ein guter Abzug der Gase irgendwie behindert wäre. Außerdem kann das Gegenstück 7 neben seinen Lüftungs- und Führungsfunktionen eine dritte Funktion, nämlich die einer Schablone, erfüllen, indem es die Form der Stirnseite 23 verwendet, um dem Ring direkt beim Gießen eine spezielle Form zu geben, welche eine konvexe, ebene Form, eine ebene Form mit abgerundeten Ecken, eine geneigte Form, etc. sein kann, je nach den optischen Leistungen, die von ihr erwartet werden (bekanntlich beeinflußt die Form der Stirnseite diese), und des Steckers, der den Ring aufnehmen soll.

Claims

1. Formgußvorrichtung für einen Kunststoffring für faseroptische Stecker, die umfaßt:

- ein Nest, das den Gußhohlraum (4) bildet und ein zylindrisches, kalibriertes Formrohr (2) umfaßt, das den Außendurchmesser des zu gießenden Rings definiert, und ein unteres Nest (3), das diesen Gußhohlraum verschließt,

- einen Dorn (5), der mit dem Deckel verbunden ist und sich axial in dem Hohlraum erstreckt und an seinem freien Ende durch eine kalibrierte Nadel (6) verlängert ist, die den Innendurchmesser des zu gießenden Rings definiert,

- ein Gegenstück (7), das sich dem Dorn gegenüber axial in dem Hohlraum erstreckt, wobei dieses Gegenstück eine Führungsbohrung (8) für die Nadel umfaßt, die das Ende derselben aufnimmt, wenn das Gegenstück in Richtung auf den Dorn bewegt wird, um dann die Konzentrizität zwischen Nadel und Rohr zu gewährleisten, und

- Lüftungsvorrichtungen, die den Austritt der in dem Gußhohlraum vorhandenen Gase nach außen beim Einspritzen des Kunststoffs ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenstück ein im wesentlichen zylindrisches Drehelement ist, das vollkommen in das Gußrohr des Gußhohlraums mit einer Passung ohne Spiel und minimaler Pressung eingeführt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Innendurchmesser des Rohrs vorzugsweise {0, -1 µm} und der Außendurchmesser des Gegenstücks {+1 µm, 0} bei einem Nenndurchmesser von 2500 µm betragen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Gegenstück aus bearbeitetem Keramikmaterial besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Stirnseite (23) des Gegenstücks in Form einer Schablone gearbeitet ist, um der entsprechenden Seite des Rings eine direkt angegossene, vorbestimmte endgültige Form zu geben.

5. Ring für faseroptische Stecker, gekennzeichnet durch eine nicht bearbeitete Stirnseite, die eine vorbestimmte Form aufweist, die direkt beim Gießen mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 4 erhalten wurde.