专利名称：电铸装置和电铸方法
技术领域：
本发明涉及一种电铸装置和电铸方法。尤其是本发明涉及利用电铸生产管状元件(公知为“套箍”)的装置和方法，该管状元件可以用在连接器光纤等器件的连接器终端部中。
背景技术：
在光缆的连接器终端部，彼此连接的管状元件(公知为“套箍”)用以固定要在预定位置同轴地彼此连接的光纤。图6示出了利用这种套箍连接光纤的实例。如图中所述，光纤202A和202B分别插入到套箍201A和201B内。套箍201A和201B固定到套筒203上，并设置使得光纤202A和202B的相应端部彼此相对。
到目前为止，陶瓷制成的套箍以上述状态加以使用。但陶瓷套箍难于加工，而且生产成本较高。此外，套箍的中空部(即套箍内要插入光纤的部分)需要锪孔部(spot-faced portion)(台阶部)(参见图5)。利用制造工艺很难在陶瓷套箍上加工锪孔部。
在这些情况下，WO 00/3 1574，WO 00/48270，WO 01/48271，日本专利申请未审公开(KOKAI)No.Sho 59-3859和Hei 12-162470等都提出了利用电铸制造金属套箍的方法。在这种电铸式套箍加工装置中，例如，作为电铸的模型件(pattern member)的引线(wire)被置于电铸槽中充满的电解液内来进行电铸，从而获得一中空电铸件。在传统上，上述电铸件的中空部经历加工过程而在中空部中形成一个锪孔部。
但光纤连接需要以非常高的精度进行。所以用于光纤连接的套箍在尺寸方面需要非常高的质量(需要以微米或更小为单位的精度)。所以利用其中金属套箍经历加工过程的传统方法很难形成具有高精度的锪孔部。尤其困难的是，在中空部的内部形成锪孔部，并且也很难通过加工过程连续形成两个或三个台阶结构的锪孔部。
鉴于上述问题，本发明的一个目的就是提供一种电铸装置和电铸方法，其能够容易地以高精度成型电铸件(尤其是成型上述中空部内的锪孔构型)。
发明内容
根据本发明的一种电铸装置包括充满有电解液的电铸槽(例如电铸槽1)；用于在充满于电铸槽内的电解液的顶部上形成气泡区域(例如气泡层12)的气泡区域形成装置(例如供气装置11)；用以在电铸槽内定位电铸用的模型件(例如总线50)的定位机构(例如夹具传送机20)，使得模型件的至少一部分可以放置于上述气泡区域之内；与上述模型件电连接的第一电极(例如上部总线固定件45)；设置在上述电铸槽内的第二电极(例如阳极电极16)；用以在第一和第二电极之间提供电压的电源(例如可编程电源18)；以及用于在气泡区域内环绕模型件的周边形成电铸件的成形装置(例如用于垂直移动保持夹具30的总线容纳单元33的机构)。这样，就可以容易地以高精度成形上述形成在气泡区域中的电铸件的构型(例如初级电铸件51的锥形部52)。尤其是气泡区域中的电流密度很低，气泡区域中电解淀积物质的量就很小。因此在模型件中已经长时间放置到气泡区内的部分上形成厚的电铸件，而在模型件中已经短时间放置到气泡区域内部分上形成薄的电铸件。于是可以通过在电铸过程中调节气泡区域和模型件之间的位置关系，将电铸件成形为所需的构型(例如在上端具有锥形部52的构型)。从而，电铸件可以在电铸过程阶段成形为所需的构型。因此，可以消除否则会在加工过程中需要的时间和劳动。
在根据本发明的电铸装置中，成形装置通过控制模型件的垂直运动成形围绕模型件的电铸件。这样，就有可能改变气泡区域和模型件之间的位置关系，从而有可能调节在电铸件上端部处的电解淀积物质的量。于是可以高精度成形电铸件的构型(例如在电铸件上端部处的锥形结构)。
在根据本发明的电铸装置中，成形装置通过改变气泡区域的厚度成形围绕模型件的周边形成的电铸件。这样，可以改变气泡区域和模型件之间的位置关系而不需要提供垂直移动模型件的机构。于是电铸件的成形(例如将电铸件的上端部成形为锥形结构)可以以高精度容易进行。
在根据本发明的电铸装置中，电铸可以通过将由成形装置形成的电铸件(初级电铸件51)作为模型件来得以进一步执行。这样，可以以高精度成形作为结果而获得的电铸件(次级电铸件53)的中空部(例如中空部54)构型。例如，为了在用于光纤连接器终端等器件的管状元件(例如套箍61或71)的中空部(例如中空部62或72)内形成一锪孔结构(例如锪孔部62A或72A)，由成形装置在电铸件(例如初级电铸件51)上形成一锥形结构作为模型，在作为模型的电铸件上进一步形成一个电铸件(例如次级电铸件53)。这样就有可能在作为模型的电铸件上形成一个具有锪孔结构的中空部。
在根据本发明的电铸方法中，气泡区域形成在电铸槽的上部。用以电铸的模型件被定位在上述电铸槽内，使得模型件的至少一部分放置到上述气泡区域中，环绕上述模型件周边形成的电铸件在上述气泡区域内成形。这样在气泡区域内形成的电铸件由于在气泡区域中的电解淀积物质量很少这个事实而轻易地得以高精度成形。于是，电铸件可以在电铸过程阶段成形为所需的构型。因此可以消除否则在加工过程中所需的时间和劳动。
在根据本发明的电铸方法中，围绕模型件周边形成的电铸件通过垂直移动模型件在气泡区域中得以成形。所以就可以高精度容易地成形上述电铸件。
在根据本发明的电铸方法中，围绕模型件周边形成的电铸件通过调节气泡区域的厚度而在气泡区域中得以成形。于是，就可以高精度容易地进行电铸件的成形。
在根据本发明的电铸方法中，电铸还通过将在气泡区域中成形的电铸件用作模型件来进一步执行。这样就可以以高精度轻易成形作为结果而获得的电铸件的中空部构型(例如在套箍61或71的中空部62或72内的锪孔62A或72A的构型)。
图1是示出本发明一实施例中电铸装置的结构图；图2是示出保持夹具的透视图；图3是示出总线配装到上部总线固定件(阴极电极)的方式的透视图；图4是示出电铸程序的视图，说明了形成初级电铸件和次级电铸件的步骤；
图5是示出电铸程序的视图，说明了从初级电铸件和总线上分离次级电铸件的步骤；图5是示出由本发明一实施例生产的套箍的剖面图；图6是示出用套箍连接光纤的实例的剖面图。
具体实施例方式
下面将基于附图描述本发明的实施例。
图1示出了根据本发明第一实施例的电铸装置。
如图所述，电铸装置具有一在顶部设有开口的电铸槽1。电铸槽1充满有电解液(电铸液)2。作为电解液，可以利用与增白剂和防坑剂(pit-preventing agent)相混合的镍氨基磺酸盐溶液。
电铸槽1通过供应管路4和排放管路7连接到控制箱5。上述控制箱5具有与供应管路4相连通的供应腔5A以及与排放管路7相连通的收集腔5B。供应腔5A和收集腔5B彼此由电解液隔板5C所分隔。
利用上述配置，电铸槽1内的电解液2通过排放管路7被收集到控制箱5的收集腔5B内。已被收集到收集腔5B内的包含杂质的电解液2在它经过过滤器9过滤之后被供给到供应腔5A。供应腔5A内的电解液2在电解液温度，氢离子浓度，硬度等参数方面得以适当控制。例如，电解液温度可以从45调节到55℃。氢离子浓度可以从4.0调节到4.5pH。电铸件的硬度可以通过控制增白剂的添加量来加以适当调节。供应腔5A内的得以过滤并适当控制的电解液2利用循环泵6通过供应管路4供给到电铸槽1内。电解液2的供应控制成使得电铸槽1内电解液2的表面3保持在一预定高度。
在电铸槽1上设置有一夹具传送机20。该夹具传送机20传送保持夹具30，并将其定位在上述电铸槽1之上。夹具传送机20具有一小直径辊21，和一大直径辊22，并且还具有一个经过辊21、22的带23。可以利用一驱动装置(未示出)驱动辊21、22旋转，由此如图中所述，带23逆时针循环。
多个保持夹具30固定在带23的外周上。每一保持夹具30保持作为电铸模型件的总线50(此后在图2中叙述)。随着带23循环，保持夹具30沿带23的外周传送。带23中的于辊21、22之下循环的部分上所固定的保持夹具30局部浸入电解液2中。在该状态下，保持夹具30从辊21朝向辊22移动。应指出总线50在靠近辊21的装载位置X处装载到每一保持夹具30上。
带23在辊21、22之上大致水平伸展。另一方面，在辊21、22之下，带23在预定位置处由导辊25、26导引，从而形成一台阶24。台阶24的高度对应于辊21、22之间的直径差。当由夹具传送机20传送的每一保持夹具30经过台阶24时，它下降与台阶24的高度相对应的距离。
在上述台阶24处，电铸槽1分为两部分。即，在台阶24的上游侧(辊21一侧)所限定的初级电铸部分1A，和在台阶24的下游侧(辊22一侧)所限定的次级电铸部分1B。如后所述，在初级电铸部分1A内利用气泡进行初级电铸。而在次级电铸部分1B内，在初级电铸部分1A中所形成的初级电铸件上实施次级电铸。
在电铸槽1的初级电铸部分1A下部设置有一供气装置11。上述供气装置11在初级电铸部分1A内的电解液2中产生大量气泡。气泡在电解液2的表面3上形成一气泡层12。应指出供气装置11提供的气体量可由控制装置(未示出)控制。气泡层12的厚度(距离液面3的高度)是可以调节的。
在上述初级电铸过程中，初级电铸件的上端部在气泡层12内成形为所需的构型(例如锥形构型)。当保持夹具30越过台阶24而被传送到次级电铸部分1B时，保持夹具30的高度降低了对应台阶24高度的长度。于是，总线50浸到电解液2内，并浸到初级电铸件上端部(即在初级电铸过程中放入气泡层12内的部分)那么深。结果，可以在初级电铸件的外周上并在初级电铸件上端之上的总线50的外周上进行次级电铸(参看图4)。
电铸槽1内的电解液2中设置有一对阳极电极(图1中仅仅示出了一个阳极电极16)。阳极电极16沿传送保持夹具30的方向(在图中的水平方向)，从初级电铸部分1A延伸到次级电铸部分1B。阳极电极16设置成在保持夹具30两侧彼此相对。每一阳极电极16通过在例如由钛钢制成的网眼状或穿孔的外壳中容纳用于电铸的金属颗粒(例如镍颗粒)而形成。阳极电极16的外壳连接到可编程电源18的正电极。
导电线制成的电极线17沿保持夹具30的上端，在上述电铸槽1和夹具传送机20之间伸展。电极线17连接到可编程电源18的负电极上。
图2示出了一个保持夹具30的细节。
如图所述，保持夹具30包括一固定到夹具传送机20的带23上的安装板31。支撑块32通过多个连接轴34在安装板31下可垂直移动地得以支撑。支撑块32支撑一总线容纳单元33。总线容纳单元33绕其自身的轴可旋转。
总线容纳单元33具有一管状元件元43，该管状元件43在其上、下端设有上座41和下座42的。总线50同轴地容纳在总线容纳单元33中。管状元件43例如为一由钛制成的管形元件，以便电解液2和来自供气装置11的气泡可被导入到该管状元件43内。管状元件43为网眼结构，或形成有多个孔。下座42同样形成有多个孔42A，使得电解液2和来自供气装置11的气泡可通过这些孔42A被导入到上述管状元件43内。
上座41由支撑块32轴向可旋转地支承，并由设置在支撑块32上的驱动电机(未示出)驱动旋转。由此，总线容纳单元33和总线50一起被驱动绕轴旋转。
执行机构35设置在安装板31和支撑块32之间。可以使用例如气缸或电磁作动缸作为上述每一执行机构35。执行机构35的驱动使得支撑块32沿大致垂直设置的连接轴34垂直移动。所以总线容纳单元33可在电铸过程中垂直运动。
拉紧单元44和上部总线固定件45固定到上座41上。下部总线固定件46固定到下座42上。总线50设置在管状元件43的中轴上，并其上、下端固定在上部总线固定件45、下部总线固定件46上。所以当总线容纳单元33旋转时，总线50绕其轴线也随之旋转。应指出的是，拉紧单元44向总线50施加适当的拉力。
在支撑块32的顶部上可旋转安装有一电极辊47。该电极辊47与电极线17相接触。可以设置一导电元件(例如电线，但在图中未示出)，其延伸穿过支撑块32，上座41和拉紧单元44。电极辊47通过导电元件与上部总线固定件45电连接，而上部总线固定件45由导电元件形成。这样，上部总线固定件45就可以作为一阴极电极。
此外，用于电连接电极辊47和上部总线固定件45的导电元件设置有开关装置(未示出)，使得电极辊47和上部总线固定件45之间的电连接可以由开关装置开/关。所以，施加到总线50上的电压可以针对电铸槽1中的每一总线50进行开/关。因此，每一总线50上的电铸可以进行单独控制。
图3示出了将总线50配装到上部总线固定件45的细节。
如图所述，总线50在其一端形成有一环形钩部50A。钩部50A与上部总线固定件45的配合销45A相配合，由此总线50固定到上部总线固定件45上。应该说明的是，总线50也可通过相同的方式固定到下部总线固定件46上，所以这部分描述被省略了。
下面，将参考图4来说明该实施例中电铸装置所实施的电铸方法。应指出的是，在图4中，电铸槽1的不同位置由10A到10F所标定。附图标记10A到10C示出初级电铸部分1A的位置，附图标记10D到10F示出次级电铸部分1B的位置。
在夹具传送机20的装载位置X处总线50被装载到保持夹具30上。装载到保持夹具30上的总线50通过带23的循环被传送到电铸槽1的初级电铸部分1A上。在总线50以预定的转速绕其自身轴线旋转的同时，总线50连续从初级电铸部分1A中的位置10A朝向位置10C移动。
同时，适当的电压施加到阳极电极16和阴极电极(即上部总线固定件45)之间，从而在电解液2中产生适当的电流密度。于是，通过电铸在总线50的周边沉积有电解淀积物质。因此，逐渐形成初级电铸件51。在此过程中，总线50被驱动以预定转速绕其轴线旋转(例如15rpm或之下的合适数值)，从而就可能提高在总线50周边形成的初级电铸件51的圆周均匀性。
如图所述，在位置10A和10B，气泡层12由供气装置11产生的气泡形成在电解液2表面3上。在气泡层12内，成形出初级电铸件51的上端的锥形部52。即，气泡层12中的电流密度低于气泡层12之下电解液2中的电流密度。因此，气泡层12中的电解淀积物质的量少于电解液2中的电解淀积物质的量。这种现象用来形成直径小于初级电铸件51本体的锥形部52。
更具体的说，总线容纳单元33和总线50一起由执行机构35垂直移动，由此可以调节初级电铸件51上端的每一部分放进气泡层12内的时间与它浸在电解液2中时间的时间比。因此，越靠近初级电铸件51的上端，浸在气泡层12的时间就越长。结果锥形部52就形成在初级电铸件51的上端。
在该实施例中，锥形部52通过总线50的垂直移动而得以成形。但应指出的是，本发明并不限定于所述的成形锥形部52的方式。例如，可以通过控制由供气装置11供应的气泡量来改变气泡层12的高度，从而成形锥形部52。也可以将气泡层12的高度调节和总线50的垂直运动相结合来形成锥形部52。
当预定尺寸的初级电铸件51已经被成形时，就停止在总线50上施加的电压。此后，总线50在一段时间内被传送穿过上述初级电铸部分1A，如图所示在位置10C处，使得在此期间内，初级电铸件51周边上形成有一氧化膜。如此形成的氧化膜利于将初级电铸件51和次级电铸件53彼此分开，这种操作将在下面描述。应指出的是，初级电铸件51一旦从电解液2中取出，就会在初级电铸件51的周边甚至更有效地形成氧化膜。
此后，总线50下降经过台阶24，并被带入次级电铸部分1B。在次级电铸部分1B中，在阳极电极16和阴极电极(即上部总线固定件45)之间再次施加适当的电压。于是，在总线50被连续传送过上述位置10D到10F的同时，在总线50和初级电铸件51的周边逐渐形成次级电铸件53。通过这种方式形成的次级电铸件53具有以总线50和初级电铸件51为模型形成(pattern)的中空部54，而且在中空部54内还具有一锥形锪孔部55。
在如上所述次级电铸件53形成为管状元件时，总线50与初级电铸件51和次级电铸件53一起被从电铸槽1中取出。然后，总线50和初级电铸件51同次级电铸件53分开。此外，将次级电铸件53进行清洁和干燥。根据需要，次级电铸件53还可以进一步经历成形。这样，如图5(A)所示，就完成了在中空部内具有锥形锪孔部62A的套箍61。
因此，根据该实施例，初级电铸件51的锥形部52形成于气泡层12内，而以锥形部52为模型形成的锥形锪孔部55在次级电铸件53的中空部54内形成。所以次级电铸件53的中空部54(即套箍61的中空部62)可以很容易地以高精度形成为所需构型。因此就不再需要进行复杂的加工工艺等，从而降低了生产成本。另外因为可以通过控制总线50的垂直运动或调节气泡层12的厚度执行锥形部52的成形，锥形部52在气泡层12中的成形可以用相对简单的配置实现。而且由于次级电铸件53在电解液2中从总线50和初级电铸件51上拆下，所以可以平稳地进行拆除操作。
尽管该实施例中电铸槽1具有上述初级电铸部分1A和次级电铸部分1B，从而分两步骤进行电铸，但应该说明的是本发明并不限定于上述的实施例。可以分三步或多步(N)进行电铸，以获得具有(N-1)个台阶结构锪孔部的N级电铸件。即，上述配置可以如下所述，在电铸槽内设置有N个电铸部分，高一级电铸件[(n+1)级电铸件]连续形成在前一电铸部分(n级电铸部分)中所形成的电铸件(n级电铸件)上，从而获得一具有锥形部的(N-1)级电铸件，该锥形部形成为(N-1)个台阶的结构。然后，具有形成为(N-1)个台阶结构的锪孔部的N级电铸件形成在(N-1)级电铸件上。例如，在电铸槽内设置初级到三级电铸部分，用以在次级电铸件上形成一个三级电铸件，从而获得如图5(B)所示的在中空部72内具有锪孔部72A、72B的套箍71，其中该锪孔部形成为两个台阶的结构。
权利要求
1.一种电铸装置，包括填充有电解液的电铸槽；用于在填充于电铸槽内的电解液顶部形成气泡区域的气泡区域形成装置；用以在所述电铸槽内定位电铸的模型件的定位装置，使得模型件的至少一部分放置于所述气泡区域之内；与所述模型件电连接的第一电极；设置在所述电铸槽内的第二电极；用以在所述第一电极和所述第二电极之间提供电压的电源；用于成形围绕气泡区域内模型件的周边所形成的电铸件的成形装置。
2.如权利要求1所述的电铸装置，其中，所述成形装置通过控制所述模型件的垂直运动成形围绕模型件所形成的电铸件。
3.如权利要求1或2所述的电铸装置，其中，所述成形装置通过改变所述气泡区域的厚度，对围绕所述模型件形成的电铸件加以成形。
4.如权利要求1-3中任一项所述的电铸装置，其中，电铸进一步可以通过将由成形装置成形的电铸件用作模型件来得以执行。
5.一种由如权利要求1-4中任一项所述的电铸装置所形成的电铸件。
6.一种用以光纤连接器终端的管状元件，所述管状元件由如权利要求1-5中任一项所述的电铸装置所形成。
7.一种电铸方法，其中，气泡区域形成在电铸槽的上部；用于电铸的模型件被定位在所述电铸槽内，使得模型件的至少一部分放入到所述气泡区域中；围绕所述模型件周边形成的电铸件在所述气泡区域内得以成形。
8.如权利要求7所述的电铸方法，其中，围绕所述模型件的周边形成的电铸件通过垂直移动所述模型件而在所述气泡区域中得以成形。
9.如权利要求7或8所述的电铸方法，其中，围绕所述模型件周边所形成的电铸件通过调节所述气泡区域的厚度而在所述气泡区域中得以成形。
10.如权利要求7到9中任一项所述的电铸方法，其中，电铸进一步可以通过将在所述气泡区域中成形的电铸件用作为模型件来得以执行。
11.一种根据权利要求7-10中任一项所述的电铸方法形成的电铸件。
12.一种用以光纤连接器终端的管状元件，该管状元件由根据权利要求7-10中任一项所述的电铸方法所形成。
全文摘要
本发明公开了一种电铸系统和电铸方法，其中可轻易并精确地进行电铸件的成形(尤其是在中空部内的锪孔结构)。供气装置(11)设置在电铸槽(1)内，并且在电解液(2)的表面(3)上形成一气泡层(12)。通过控制总线(50)的上/下移动，在上述气泡层(12)内、在初级电铸件(51)上端部形成一锥形部(52)。通过在初级电铸件(51)和上述总线(50)上形成次级电铸件(53)，而在次级电铸件(53)的中空部(54)内形成一个以锥形部(52)为模型制造的锪孔部(55)。
文档编号C25D1/00GK1556875SQ01823670
公开日2004年12月22日 申请日期2001年9月28日 优先权日2001年9月28日
发明者小田德治, 市川裕 申请人:稻生株式会社