JP2003136385A

JP2003136385A - 端面加工方法および装置

Info

Publication number: JP2003136385A
Application number: JP2001337029A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Tate; 洋介舘; Ryuichi Kawakami; 隆一川上; Keizo Iwaki; 啓造岩城; Masamitsu Uchiumi; 正光内海
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2001-11-01
Filing date: 2001-11-01
Publication date: 2003-05-14

Abstract

(57)【要約】【課題】精度の高い鏡面加工、特に部品端面の角度付
き研削加工、鏡面仕上げ加工を一台の機械で実現できる
端面加工方法及び装置を提供。【解決手段】加工すべき端面７ａを有する被加工物７
を支持台８に固定し、加工すべき端面を主軸１０ａに回
転可能にされたカップ砥石９の端面の研削面９ａで研削
した後、被加工物を支持台に固定したまま、移動装置３
によりＸ軸６方向に移動させ、端面をテープラップのラ
ップ面１７で超仕上げする。テープラップ装置１５のラ
ップ面１７は砥石カップの研削面９ａと平行面とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光コネクタ等、超
精密部品の端面の加工に関する技術で、特に光コネクタ
の端面を、角度付きに研削加工する端面加工方法及び装
置に関する。本発明は、光通信コネクタに限らず、磁気
ヘッド、電子部品、小型光学部品等の超精密端面加工が
必要な部品加工にも応用が可能である。

【０００２】

【従来の技術】光コネクタ等の端面加工は、端面を平面
や傾斜面で加工し、その表面の傾斜角、面粗さは高い精
度が要求される。このため、スライサ等による端面切断
加工、研削加工の後、研磨シートや研磨皿を使用して端
面加工を行っているが、生産性が悪く精度も悪い。そこ
で、切断、研磨を一台の装置で行う例として、特開平１
１−２１３３６３号公報では、磁気ヘッド加工用のもの
で、研磨砥石にさらに薄幅円板形状にされた切断砥石を
軸方向に配設して、ワークの切断と研磨を行うものが開
示されている。

【０００３】さらに、複数の研削、研磨工程を一台の機
械で行う例として、特開２００１−３８５９６号公報の
ものでは、光ファイバーの端面を粗研磨する金属結合剤
と無機質結合剤の複合超粒砥石と仕上研磨用のグリーン
カーボン砥石を一台の研磨機に横方向に並べて配設して
自動化を計っている。さらに、特開２００１−２５９５
１号公報では、一台の横型研磨機に回転駆動される粗さ
の異なる複数の研磨砥石を並設した多軸式横型研磨機と
し、加工すべき光ファイバーを取り付ける支持台を所定
の研磨砥石の研磨面に対して所定位置をＸ，Ｙ，Ｚ軸に
沿って移動、揺動できるようにして、それぞれの砥石で
揺動研磨し、さらに粗、中、仕上げ研磨と順次移動する
ことにより端面加工を行うようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、砥石に
よる研磨では、加工部材のより高い高精度表面加工の要
求、特に鏡面加工ができず、砥石研磨後に平面研磨盤上
でのラップ液等による粗ラップや仕上げラップ、さらに
は鏡面ポリッシュ等やこれ等を組み合わせた多工程に渡
る仕上げ加工が必要であった。また、かかるラップ工程
では、スラリーを処理する必要が生じるという問題があ
った。あるいは、特開平１０−３２８９９７号公報のよ
うな研磨テープを用いたテープラップによる鏡面加工が
必要であった。このような鏡面加工を行うためには、砥
石研磨機の支持台からワークを一度取り外す必要があり
精度の低下を余儀なくされている。

【０００５】そこで、一台の機械に上述した装置を順次
配設し、支持台を移動させて順次加工すればよいが、そ
れでは設置スペースが大きい、設備コストが大きい、複
雑な構造となる等の問題があった。本発明の課題は、か
かる問題点に鑑みて、精度の高い鏡面加工、特に部品端
面の角度付き研削加工、鏡面仕上げ加工を一台の機械で
実現できる端面加工方法及び装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明においては、加工
すべき端面を有する被加工物を支持台に固定し、前記加
工すべき端面をカップ砥石で研削した後、前記被加工物
を支持台に固定したまま、前記端面をテープラップによ
り超仕上げすることを特徴とする端面加工方法を提供す
ることにより上記課題を解決した。

【０００７】即ち、本発明者等は少なくともカップ砥石
とテープラップの組合せにより、ワークである被加工物
を支持台に固定したままでカップ砥石による研削とテー
プラップによる仕上げ研磨により充分な鏡面加工が可能
であることを知得したのである。この知得により、設定
角度に端面を研削加工するためのカップ砥石と、さらに
端面を鏡面仕上げするためのテープラップ装置を１台の
機械に組み込み上記課題を達成したのである。勿論、精
度向上のため他の構成を付加してもよいことはいうまで
もない。カップ砥石は中凹の開口部の縁部、即ち砥石先
端の研削面により研削・研磨加工を行うようにされ端面
加工に適したものである。なお、カップ砥石によれば鏡
面研削が可能であるが、本発明ではテープラップによる
仕上げを研磨工程とし、仕上げ研磨前の工程であるとい
うことを明確にするためカップ砥石での加工を研削とい
う用語を用いて区別したものである。即ち精密研削仕上
げされた端面をさらに超仕上げするものである。

【０００８】支持台を固定し、カップ砥石又はテープラ
ップを移動してもよいが、この場合は構造、制御も複雑
等になるので、請求項２の発明においては、前記カップ
砥石研削後、前記支持台が前記テープラップ側に移動し
た後、テープラップにより超仕上げする端面加工方法と
した。

【０００９】カップ砥石、あるいはテープラップ装置、
あるいは支持台を移動するに当たって、回転が伴うと端
面の傾斜角度の誤差が発生しやすくなる。そこで、請求
項３の発明においては、前記テープラップでの超仕上げ
するためのラップ面は前記砥石カップの研削面と平行面
となるようにして、支持台等が回転を伴わなず、端面に
対して直交又は平行方向への移動のみで、カップ砥石加
工とテープラップができるような端面加工方法とした。

【００１０】かかる加工方法を実施するに当たっては、
次のような構成の装置であればよい。即ち請求項４の発
明においては、加工すべき端面を有する被加工物を固定
する支持台と、前記端面を先端で研削するカップ砥石
と、前記カップ砥石を回転保持する主軸と、前記端面を
超仕上げするテープラップ装置を有する端面加工装置と
した。また、請求項５の発明においては、前記支持台を
移動させる移動装置を設けて、ワーク側を移動させて端
面加工する。また、請求項６の発明においては、前記テ
ープラップ装置のラップ面は前記砥石カップの研削面と
平行面となるようにした。これにより、支持台の移動は
砥石カップ即ち被加工端面に対して直交または平行方向
の移動のみで回転を伴わないので端面の角度精度が高度
に維持される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
について図を参照して説明する。図１は、本発明の一実
施形態を示す端面加工装置の平面図、図２は本発明の一
実施形態の端面を加工すべき被加工物（以下ワークとい
う）の構成を示す分解斜視図、図３は図２を組み立てた
ワークの斜視図、図４は使用するカップ砥石の部分断面
図（側面図）である。図１に示すように、本発明の端面
加工装置１には、本体テーブル２上の手前（図で見て
下）にＸ軸テーブル１２が載置されたワーク移動装置
３、ワーク移動装置の左奥（図でみて左上）にカップ砥
石９を回転支持する砥石スピンドル１０が載置された砥
石駆動装置４、並んで（図でみて右側中央）テープ（又
はフイルム）ラップ装置１５が載置されたラップ移動装
置５が設けられている。ワーク移動装置３上には図でみ
てＸ軸６に沿って左右方向に移動可能なＸ軸テーブル１
２が設けられ、Ｘ軸テーブルはサーボモータ２１により
ボールねじを介して駆動される。Ｘ軸テーブル１２上に
は、紙面に対して図示しない例えばインデックスモータ
により垂直回りに回転可能にされたθ軸テーブル１１が
設けられている。θ軸テーブル１１には支持台８が固定
され支持台に加工すべき端面７ａを有するワーク７が保
持固定されている。支持台８へのワークの固定は一般的
なものでよく、ここでは省略している。

【００１２】砥石スピンドル軸１０ａはＸ軸６に対して
直角方向に配置されている。砥石スピンドル１０の先端
に取り付けられたカップ砥石９の研削面９ａはＸ軸テー
ブル１５の移動方向と平行にされている。従って、θ軸
テーブルを所定量回転し、固定させ、カップ砥石研削面
９ａで加工することによりＸ軸６に対して傾いた角度付
の部品端面７ａを得ることができる。図４に示すように
カップ砥石９は略円筒状の本体９ｂの先端９ｃにリング
状の砥石３０を固定したもので、全体として中凹の開口
部を有するようにされ、砥石研削面を縁部９ａとなし、
この研削面９ａにより研削・研磨加工を行うようにされ
ている。砥石スピンドルの、駆動装置４は、砥石スピン
ドル１０を砥石スピンドル軸１０ａ方向に、移動・位置
決めさせるＹ軸テーブル１３と、砥石スピンドルを上下
（紙面に対して上下）方向に移動・位置決めするＺ軸テ
ーブル１４が載置されている。例えば、Ｙ軸テーブルは
サーボモータ２０によりボールねじを介して駆動され
る。従って、砥石スピンドル１０は砥石駆動装置４によ
りＹ軸およびＺ軸方向に移動・固定可能にされている。
なお、カップ砥石９のドレス装置等の成形装置、研削液
供給装置、エアーブロー関係等の付帯装置は一般に用い
られているものと同様なので図示せず説明を省略する。

【００１３】テープラップ装置１５は、ラップすべきワ
ーク端面７ａがテープ１６を介して押し当てられるラッ
プ面１７が設けられている。ラップ面１７は砥石カップ
９の研削面９ａと平行面となるように、即ちＸ軸テーブ
ル１２の移動方向と平行になるように配設されている。
テープ１６は一方をテープ巻き取り部１６ａにより巻き
取られ、他方をテープ巻き心１６ｂより繰り出されるよ
うにされてラップ面１７を移動可能にされ、新しいテー
プラップ面を提供可能にされている。ラップ面１７、テ
ープ１６、テープ巻き取り部１６ａ、テープ巻き心１６
ｂからなるテープラップ装置１５は、ラップ駆動装置５
に載置されており、図示しない例えばサーボモータ、ボ
ールねじ等によりＸ軸テーブル１２に対して直角方向に
移動・位置決め可能にされている。さらに一定圧力で図
でみて下方に付勢できるようにラップ面を所定寸法まで
押し出せるような図示しない例えばスプリングが内蔵さ
れている。テープラップ面１７はワーク加工端面の高さ
と一致するようにされている。なお、高さが異なる種々
のワークに対応できるように砥石スピンドルと同様に上
下（紙面に対して上下）方向に移動・位置決めできるよ
うにしてもよい。

【００１４】次に本発明の装置を用いて、ワーク７とし
て図２、３に示す光コネクタの端面加工方法について述
べる。光通信に使用されている多芯コネクタ７は、図
２、３に示す様な形状をしている。つまり、多芯光ファ
イバコネクタ７は、光ファイバ２１を定ピッチに配置す
るための、複数のＶ溝２２を加工したベース２３と、こ
れをクランプ位置決めするためのプレート２４により構
成される。ベース２３のＶ溝２２部に光ファイバ２１を
整列させ、これをプレート２４により押さえた状態で接
着により組み立てられ、図３に示すような形状となる。
さらに多芯の光コネクタ７の端面７ａは、反射による接
続損失を防ぐため、図３に示す様に端面７ａは垂直方向
あるいは横方向に角度付き加工が施される。これによ
り、接続端面における反射による光信号の伝達損失を減
少させることが可能となる。このときの端面角度は、５
°〜１５°程度である。

【００１５】本発明においては、まず、θ軸テーブル１
１を原点回転位置に固定し、支持台８をカップ砥石９等
と干渉しない位置に移動させる。次に、図３に示すまだ
端面加工がされていない多芯光コネクタ（ワーク）７を
支持台８に対して加工治具等により所定量垂直方向に傾
けた状態で位置決めし、固定する。さらに、所定角θ軸
テーブル１１を回転固定する。この状態でＸ軸テーブル
１２により、横方向に移動し、カップ砥石９の研削面９
ａと加工端面７ａが相対する位置に移動させる。砥石モ
ータを回転させカップ砥石９を回転させる。カップ砥石
９は砥石スピンドル１０を介して回転される。Ｙ軸、Ｚ
軸テーブル１３、１４によりカップ砥石９を高さ方向及
び軸方向位置に移動させながらカップ砥石研削面９ａが
ワーク７の加工端面７ａを研削加工する。これにより、
所望の垂直方向又は横方向の角度付きの加工端面が得ら
れる。端面加工時にＸ軸テーブル１２を揺動させること
により、端面の加工面の加工方向を種々に変化でき、端
面の面粗さの向上や、粗さ方向を制御できる。カップ砥
石、特にその端面を用いた研削加工では、高効率であり
ながら、面粗さが良い加工面を得られる。

【００１６】所定の端面研削を終了したあと、本発明に
おいては、ワーク（光コネクタ）７を支持台８に載せた
まま、Ｘ軸テーブル１２により、横方向に移動し、テー
プラップ装置１５のテープラップ面１７に対峙させる。
ラップ面１７をＸ軸テーブル１２に対して直角方向に移
動させ、ラップ面が一定圧力で図でみて下方に付勢した
状態でワーク７の研削端面に押しつける。これにより、
テープラップ加工が研削端面７ａに施される。支持台８
の移動は砥石カップ９ａ即ち被加工端面７ａに対して直
交または平行方向の移動のみで回転を伴わないので端面
の角度精度が高度に維持される。テープラップ加工は細
かい面粗さを得ることができ、テープも巻き取り装置１
６ａ，１６ｂにより容易に交換でき、作業効率もよい。
また、スラリーを処理する必要がない。

【００１７】

【実施例】以上のように、ワークを取り外すことなく、
また、最小の移動でワーク端面の研削・研磨加工（精密
研削仕上げ・超仕上げ）を行えるので高精度の角度付端
面加工と鏡面加工を得ることができる。本発明の装置及
び方法を用いて、カップ砥石による研削後、研磨テープ
を用いてウエットクーラントで、石英ガラスの研削及び
テープラップを行った。その結果、カップ砥石研削のみ
では、研削目のある面であったが、テープラップ後は、
研削目の無い、鏡面に仕上げることが可能であることを
確認した。

【００１８】なお、実施の形態においては、カップ砥石
端面及びテープラップ面を紙面に対して垂直即ち、平面
に対して垂直方向に配置した。これは一般的な配置であ
り、ワークの取付作業、メンテナンス等が容易である。
本発明においてはカップ砥石端面とテープラップ面とを
同一平面とすることにより端面の角度精度を上げようと
したものである。従って、レイアウトや作業性によって
は、カップ砥石端面及びラップ面等は下向きに配置して
も、また、上向きに配置してもよいことはいうまでもな
い。

【００１９】また、従来の円板状のラップ装置では、テ
ープラップ方式ではテープの落下、液状、粉ラップ方式
等ではラップ粉やラップ液が落下してしまうので、ラッ
プ面を垂直や下向きにできない。従って、本発明の実施
の形態のような砥石とテープラップ装置とを同一機械に
配置することはできない。また、ラップ面を上向きにし
て、砥石の端面を上向きにすると大量のラップ液等が砥
石側に飛散し易くなり実用的でない。また、実施の形態
では垂直方向でも角度を付けたが付けなくてもよい。ま
た、全く角度を付けないものでもよいことはいうまでも
ない。本発明は研削加工面と研磨加工面との角度誤差を
小さくできる用途に適している。

【００２０】また、本実施例においては、一組のカップ
砥石とテープラップ装置を用いたが、粗、中、仕上げ等
の複数のカップ砥石又はテープラップ装置としてもよい
ことはいうまでもない。また、カップ砥石に加え切断用
砥石等を設けてもよい。切断砥石の追加により端面加工
代が大きいワークも容易に加工できる。一方、軸を増や
すのではなく、図５に示すような、リング状の粗加工用
砥石３２、仕上げ加工用砥石３３を同芯円上に配置した
複合カップ砥石３１を採用してもよい。粗砥石により研
削量を増すことができ、研削能率を向上させることがで
きる。また、図６に示すように切断砥石４３をカップ砥
石４１の先端の砥石４２の端面の加工研削面９ａの反対
側に同心、一体に配設してもよい。加工代が更に大き
く、切断加工が必要な場合に適しており、精度のよい切
断・研削・研磨ができる。なお、ワークのＺ軸（紙面に
対して垂直方向）方向の傾きが必要な場合は治具、テー
パ状の座を設ける等して行うこともできるが、θ軸テー
ブルと同様でＸ軸と平行な軸を中心に回転できるテーブ
ルを設けてもよい。一方、θ軸テーブル等の回転テーブ
ルを設けなくても治具等を用いて所定の端面角度が得ら
れるように支持台にワークを取り付けるようにしてもよ
い。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、カップ砥石とテープラ
ップ装置を１台の機械に組み込み、また、支持台からワ
ークを外すことなく加工することにより精度の高い、角
度付研削及び鏡面加工ができるので、精度の高い部品端
面の角度付き研削加工、鏡面仕上げ加工を一台の機械で
実現できる端面加工方法及び装置を提供するものとなっ
た。従って、従来、切断加工、粗ラップ加工、鏡面ラッ
プ加工の複数の機械で行っていた工程を短縮し、また、
構造の複雑な機械とすることがない。また、被加工物を
機械に一度セットすれば、プログラム制御により多種類
の工程を連続加工できるので、加工の総合効率を向上さ
せ、被加工物の加工精度を均一化させることができる。

【００２２】また、角度付き研削、テープラップ加工を
備えた１台の機械で実施することができるため、機械の
設置スペースを小さくすること、設備コストを低く抑え
るることが可能となる。また、ワーク着脱に伴う、チャ
ッキング精度確認作業等の段取り作業を大幅に省略する
ことができるので、ワークのリードタイムの短縮が図れ
る。さらに、本発明の鏡面仕上げ装置においては、スラ
リーの不要な、ドライ方式のテープラップ装置を使用し
ているので、従来の工程で問題となっていた、スラリー
を処理の問題が無く、環境に優しい設備の提供が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す端面加工装置の平面
図である。

【図２】本発明の一実施形態の端面を加工すべき被加工
物（以下ワークという）の構成を示す分解斜視図であ
る。

【図３】図２に示すワークを組み立てた状態の斜視図で
ある。

【図４】図１で使用するカップ砥石の一実施形態を示す
部分断面図（側面図）である。

【図５】本発明の他の実施の形態を示す粗加工砥石を有
する複合カップ砥石の部分断面図（側面図）である。

【図６】本発明のさらに他の実施の形態を示す切断砥石
を有する複合カップ砥石の部分断面図（側面図）であ
る。

【符号の説明】

１端面加工装置、３移動装置、７ａ加工すべき端
面、７被加工物（ワーク）、８支持台、９カップ
砥石、９ａカップ砥石の研削面（先端）、１５テープ
ラップ装置、１７ラップ面、１０ａ主軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩城啓造富山県富山市不二越本町一丁目１番１号株式会社不二越内 (72)発明者内海正光富山県富山市不二越本町一丁目１番１号株式会社不二越内Ｆターム(参考） 2H038 CA22 3C043 AC02 BC00 CC04 CC05 CC12 DD02 3C049 AA04 AA05 AA11 AA13 AA16 AA18 BC02 CA01 CB03 CB05 3C058 AA04 AA05 AA18 AB04 CB08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加工すべき端面を有する被加工物を支持
台に固定し、前記加工すべき端面をカップ砥石で研削し
た後、前記被加工物を支持台に固定したまま、前記端面
をテープラップにより超仕上げすることを特徴とする端
面加工方法。
【請求項２】前記カップ砥石研削後、前記支持台が前
記テープラップ側に移動した後、テープラップにより超
仕上げすることを特徴とする請求項１に記載の端面加工
方法。
【請求項３】前記テープラップでの超仕上げするため
のラップ面は前記砥石カップの研削面と平行面となるよ
うにされていることを特徴とする請求項１又は２に記載
の端面加工方法。
【請求項４】加工すべき端面を有する被加工物を固定
する支持台と、前記端面を先端で研削するカップ砥石
と、前記カップ砥石を回転保持する主軸と、前記端面を
超仕上げするテープラップ装置と、を有することを特徴
とする端面加工装置。
【請求項５】前記支持台を移動させる移動装置を有す
ることを特徴とする請求項４記載の端面加工装置。
【請求項６】前記テープラップ装置のラップ面は前記
砥石カップの研削面と平行面となるようにされているこ
とを特徴とする請求項４又は５に記載の端面加工装置。