JP2003266305A - 端面研磨装置及び端面研磨方法 - Google Patents
端面研磨装置及び端面研磨方法Info
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Abstract
短縮することができる端面研磨装置及び端面研磨方法を
提供する。 【解決手段】 装置本体10に設けられて回転及び揺動
自在に支持された研磨定盤20に装着された研磨部材2
1により、治具盤40に装着された棒状部材Wを押しつ
けて研磨する端面研磨装置において、前記治具盤40と
前記研磨定盤20との相対的な位置を検出する距離検出
手段70と、該距離検出手段70によって検出された位
置から前記治具盤40に保持された前記棒状部材Wの実
質的な研磨長さを計測する計測手段とを設ける。
Description
などを保持したフェルールなどの棒状部材の端面を研磨
する端面研磨装置及び端面研磨方法に関する。
材であるフェルールの中心孔内にファイバを接着固定し
た後、フェルール端面とファイバ端面とを同時に平滑に
研磨し鏡面に仕上げて使用される。この研磨仕上げした
フェルール及びファイバの研磨面が、フェルールの中心
軸と垂直な面でなかったり、あるいは、研磨面に傷があ
ったりすると、フェルール同士が対向接続される光コネ
クタにおいて、対向位置精度が劣化し損失が大きくなっ
てしまう。そのため、光ファイバを含むフェルールの研
磨面は高精度に研磨仕上げする必要がある。
ール等の棒状部材を研磨する端面研磨装置として、例え
ば、特開平3−26456号公報に開示されたものがあ
る。この公報に開示された光ファイバ端面研磨装置は、
自転円盤の同心円上で回転する偏心盤を持ち、この偏心
盤に公転用のモータの回転を伝達する遊星歯車を持ち、
これらを研磨定盤に結合させて研磨定盤を自転および公
転させる一方、この研磨定盤に固定した研磨部材に対し
て、治具盤に保持された多数のフェルールの端面を押し
付けて研磨するものである。このような端面研磨装置を
用いたフェルールの研磨では、研磨時間によって研磨量
を制御していた。
ールの端面研磨では、研磨後のフェルールの長さを所定
の長さの範囲となるように研磨しなくてはならず、フェ
ルールの長さの制御を研磨時間によって研磨しても、実
際の研磨量との誤差が大きく、研磨量の高精度な制御が
困難であるという問題がある。
一般的に荒研磨、中研磨及び仕上げ研磨と複数回の研磨
を行わなくてはならず、その都度、研磨後の長さを把握
して最終的な仕上げ研磨後のフェルールの長さを制御す
るのは煩雑であるという問題がある。
は、フェルールの研磨量を測定するために、フェルール
を治具盤から取り外して測定しなくてはならず、作業が
煩雑であると共に研磨加工に時間がかかってしまうとい
う問題がある。
材の研磨量を制御して研磨加工時間を短縮することがで
きる端面研磨装置及び端面研磨方法を提供することを課
題とする。
明の第1の態様は、装置本体に設けられて回転及び揺動
自在に支持された研磨定盤に装着された研磨部材によ
り、治具盤に装着された棒状部材を押しつけて研磨する
端面研磨装置において、研磨中又は前記研磨定盤の回転
中において、研磨盤の回転方向に対して垂直な方向への
移動がない基準位置から、前記治具盤の位置、又は前記
棒状部材の長さの変化と同時に変化する位置の変化量を
検出する距離検出手段を具備することを特徴とする端面
研磨装置にある。
て、前記距離検出手段が、前記治具盤と前記研磨定盤と
の相対的な位置を検出することを特徴とする端面研磨装
置にある。本発明の第3の態様は、第1又は2に記載の
態様において、前記距離検出手段によって検出された位
置から前記治具盤に保持された前記棒状部材の実質的な
研磨長さを計測する計測手段とを具備することを特徴と
する端面研磨装置にある。
て、前記距離検出手段が前記治具盤と共に移動する所定
位置と、前記研磨定盤の所定位置との距離を検出するこ
とを特徴とする端面研磨装置にある。
の態様において、前記装置本体には、前記治具盤を保持
すると共に前記研磨定盤方向に移動自在に設けられた保
持手段と、該保持手段を前記研磨定盤方向に所定の圧力
で押圧する押圧手段とを具備することを特徴とする端面
研磨装置にある。
て、前記距離検出手段が前記保持手段に固定され、前記
保持手段の移動による前記治具盤の移動に伴って当該距
離検出手段も移動することを特徴とする端面研磨装置に
ある。
の態様において、前記装置本体には、前記治具盤の保持
した前記棒状部材を前記研磨部材に押圧する圧力を検出
する圧力検出手段を具備し、該圧力検出手段が所定の圧
力を検出した際に前記計測手段が前記棒状部材の研磨長
さを計測することを特徴とする端面研磨装置にある。
の態様において、前記距離検出手段が、接触型又は非接
触型のセンサであることを特徴とする端面研磨装置にあ
る。
の態様において、前記距離検出手段が前記棒状部材の実
質的な研磨長さの1mm以下の変位量を検出することが
できるものであることを特徴とする端面研磨装置にあ
る。
かの態様において、前記治具盤が前記棒状部材を複数保
持し、前記研磨部材によって複数本の棒状部材を同時に
研磨することを特徴とする端面研磨装置にある。
れかの態様において、前記棒状部材がフェルールである
ことを特徴とする端面研磨装置にある。
在に保持された研磨定盤に装着された研磨部材により、
治具盤に装着された棒状部材を押しつけて研磨する端面
研磨方法において、研磨中又は前記研磨定盤の回転中に
おいて、前記研磨定盤の回転方向に対して垂直方向への
移動がない基準位置から、前記治具盤の位置、又は前記
棒状部材の長さの変化と同時に変化する位置の変化量を
検出することで前記棒状部材の研磨長さを計測しながら
研磨することを特徴とする端面研磨方法にある。
おいて、前記研磨は前記治具盤と前記研磨定盤との相対
的な位置を検出することで前記棒状部材の研磨長さを計
測しながら研磨することを特徴とする端面研磨方法にあ
る。
おいて、前記治具盤の保持した前記棒状部材を前記研磨
部材に押圧する圧力を検出し、検出した圧力が所定の圧
力の場合に、前記研磨長さを測定することを特徴とする
端面研磨方法にある。
何れかの態様において、前記治具盤を前記研磨定盤方向
に移動すると共に計測した前記棒状部材の研磨長さが所
定の長さとなった際に、前記治具盤の移動を停止するこ
とを特徴とする端面研磨方法にある。
何れかの態様において、前記治具盤を前記研磨定盤方向
に移動すると共に計測した前記棒状部材の研磨長さが所
定の長さとなった際に、前記治具盤を前記研磨定盤とは
反対側へ移動することを特徴とする端面研磨方法にあ
る。
治具盤と研磨定盤との距離を検出し、計測手段によって
棒状部材の研磨長さを計測することができるため、研磨
中であっても棒状部材の研磨長さを計測することができ
る。これにより、棒状部材の研磨量の制御を容易に且つ
高精度に行うことができると共に研磨加工時間を短縮す
ることができる。
いて詳細に説明する。
1に係る端面研磨装置の要部断面図であり、図2は、端
面研磨装置の上面図である。
端面研磨装置は、装置本体10と、装置本体10に回転
及び揺動自在に設けられて研磨部材21が装着された研
磨定盤20と、研磨定盤20を駆動する駆動手段30
と、棒状部材Wを複数保持した治具盤40と、治具盤4
0を保持すると共に装置本体10に研磨定盤20方向へ
移動自在に設けられた保持手段50と、治具盤40を保
持した保持手段50を研磨定盤20に向かって所定の圧
力で押圧する押圧手段60と、研磨定盤20の所定位置
と治具盤40の所定位置との距離を検出する距離検出手
段70とを具備する。
段30によって回転及び揺動自在に設けられ、その上面
の中央部には、研磨部材21が固定されている。
21が固定された以外の領域である周縁部近傍に距離検
出手段70の検出対象物となる検出リング22が固定さ
れている。
ステンレス等の金属などで形成され、研磨定盤20の上
面及び検出リング22の上面は、研磨部材21の研磨面
にブレが生じないように高精度に形成されている。
磨部材21は、例えば、研磨定盤20上に直接又は弾性
部材を介して接合された研磨シートからなる。
る駆動手段30は、特に限定されず、例えば、回転用駆
動モータ31と複数の歯車とからなる。
には、自転用プーリ32と公転用プーリ33とが設けら
れている。
ルト34及び図示しない複数の自転用歯車を介して自転
軸35と連結されている。
ングベルト36及び図示しない複数の公転用歯車を介し
て図示しない公転軸と連結されている。
量だけ偏芯した位置に回転自在に支持されており、自転
軸35の上端は、図示しない複数の連結ピンを介して研
磨定盤20の底面と連結されている。
ータ31の回転軸を回転させて、自転用プーリ32、公
転用プーリ33、自転用歯車及び公転用歯車を介して自
転軸35及び公転軸を回転させて研磨定盤20を自転及
び公転させることができる。
する位置には、複数の棒状部材Wを保持した治具盤40
が保持手段50によって研磨定盤20に向かって移動自
在に保持されている。
いて詳しく説明する。
(b)は治具盤及び支持機構の要部断面図である。
本体41と、治具盤本体41の側面に取り付けられた複
数の取付片42とを具備する。
には厚さ方向に亘ってV溝43が設けられている。
る位置には、取付片42が固定ねじ44を介して固定さ
れている。このV溝43と取付片42との間で棒状部材
Wを挟持することで、棒状部材Wは治具盤40に脱着可
能に固定されている。
6角形状として、その各側面にV溝43を二つずつ設け
ることによって、棒状部材Wを12本固定できるように
した。また、棒状部材Wは、フェルールなどの円筒形状
の棒状部材や、多心フェルール及び多心光コネクタ等の
断面が矩形の棒状部材等、特に限定されない。本実施形
態では、棒状部材Wとして円筒形状を有するフェルール
を用いた。また、このような棒状部材Wを治具盤本体4
1に固定する取付片42及び固定ねじ44もこれに限定
されない。
持手段50に固定されるボス部45が設けられている。
すように、装置本体10に設けられた支持部51と、支
持部51に移動自在に保持されたアーム部52とを具備
する。
れた四角柱形状を有し、支持部51の外周面にアーム部
52の基端部が挿入保持されている。
挿入されることで支持部51の軸方向に移動自在に保持
されている。
20に向かって屈曲した形状を有し、先端が治具盤40
のボス部45に係合して治具盤40の回転方向の移動及
び傾き方向の移動を規制した状態で保持している。
矩形状の切り欠き部46と、切り欠き部46の開口側に
固定されて切り欠き部46よりも小さな開口を有する蓋
部材47とが設けられている。
部46に係合する矩形状のフランジ部53が設けられて
おり、フランジ部53をボス部45の側面から切り欠き
部46に挿入することで、フランジ部53の側面を切り
欠き部46の側面に当接させて回転方向の移動が規制さ
れている。
されたフランジ部53は、蓋部材47に当接することで
治具盤40の研磨定盤20方向への移動を規制してお
り、治具盤40のアーム部52側への移動は、アーム部
52の先端面と切り欠き部46の底面との間に設けられ
た規制部48によって規制されている。すなわち、アー
ム部52は、蓋部材47と規制部48とに当接すること
によって治具盤40を回転方向及び傾き方向の移動が規
制された状態で保持している。
52は、押圧手段60によって研磨定盤20方向に移動
され、治具盤40に保持された複数の棒状部材Wを研磨
定盤20上の研磨部材21に所定の圧力で押圧するよう
になっている。
を研磨定盤20方向に移動することができれば、特に限
定されず、本実施形態では、例えば、図1に示すよう
に、押圧用駆動モータ61の回転を複数の歯車62等を
介してアーム部52の移動方向にスライド移動させるも
のを挙げることができる。
は、治具盤40に固定された棒状部材Wを研磨部材21
に押圧する圧力データを検出するロードセル等の圧力検
出手段63が設けられている。この圧力検出手段は63
の設置位置は、例えば、支持部51に設ける等、治具盤
40に固定された棒状部材Wを研磨部材21に押圧する
圧力データを検出できる位置であれば特に限定されな
い。
タに応じて押圧手段60は、アーム部52を移動させて
治具盤40に保持された棒状部材Wの先端面を所望の圧
力で研磨部材21に当接することができる。
等の発生を防止して、高精度な研磨を行うことができ
る。
られた支持部51には、研磨の際に棒状部材Wに対して
ゼロgからの研磨荷重がかけられるように、図示しな
い、支持部51に移動自在に保持されたアーム部52と
治具盤40とを合わせた荷重がキャンセルされるバネ等
による支持構造を有している。
定盤20に対向する領域には、距離検出手段70が固定
されている。
20の回転中に、装置本体10に研磨定盤20の回転方
向に対して垂直方向への移動がない基準位置を設け、そ
の基準位置から治具盤40の所定位置、又は棒状部材の
長さの変化と同時に変化する位置の変化量を検出するも
のである。例えば、治具盤40の所定位置と、基準位置
として研磨定盤20の所定位置との相対的な距離データ
を検出するものであり、本実施形態では、アーム部52
は治具盤40に保持されていることから、治具盤40の
所定位置をアーム部52とし、研磨定盤20に検出リン
グ22が固定されていることから、研磨定盤20の所定
位置を検出リング22とした。
サ71と、変位センサ71の研磨定盤20との距離を調
整する調整手段72とを具備する。
面が検出対象物である検出リング22の上面に相対向す
る位置に設けられており、検出リング22の上面に接触
しない、光学式、電磁式等の非接触型センサや、検出リ
ング22の上面に接触する接触型センサ等を挙げること
ができる。
コイルに高周波電流を流して高周波磁界を発生させ、検
査対象物の表面に磁束の通過と垂直方向の渦電流を流し
てコイルのインピーダンスを変化させて、発振状態の変
化により検査対象物との距離を検出することができる渦
電流式変位センサとした。
磨することによって移動した治具盤40の微少な移動量
を距離データとして検出するため、検出対象物との距離
が1mm以下の変化量の検出ができるものが好ましい。
本実施形態の渦電流式変位センサからなる変位センサで
は、1μmの変位量を検出することができるため、治具
盤40の微少な距離の変化量を検出することができる。
る先端面と検出リング22との距離を調整できるよう
に、複数のねじ部材73によってアーム部52と研磨定
盤20との間に移動自在に設けられている。また、ねじ
部材73の外周面には付勢ばね74が設けられており、
付勢ばね74によって変位センサ71は、アーム部52
側に付勢された状態で保持されている。
メータヘッド等からなり、アーム部52に固定されて変
位する先端面が変位センサ71に当接するように設けら
れている。
1を付勢ばね74の付勢力に抗して押圧することで、変
位センサ71の研磨定盤20からの距離、実際には検出
リング22の上面との距離を調整することができる。
検出手段70は棒状部材Wの研磨した量分、治具盤40
及びアーム部52と共に研磨定盤20に向かって移動
し、アーム部52と検出リング22の上面との距離デー
タを検出することができる。この距離データに基づい
て、棒状部材Wの実質的な研磨長さを容易に算出するこ
とができる。また、距離検出手段70は、治具盤40の
所定位置と研磨定盤20の所定位置との距離データを検
出するため、棒状部材Wの研磨加工中であっても棒状部
材Wの実質的な研磨長さを容易に且つ確実に算出するこ
とができる。
易に且つ確実に行うことができると共に研磨加工時間を
短縮することができる。
20が回転及び揺動することで、検出リング22の上面
と変位センサ71の先端面とを連続して相対向させるこ
とはできないが、検出データを連続して取得し、最も小
さな値の検出データを用いれば、変位センサ71と検出
リング22とが互いに相対向した際の検出データとする
ことができる。
について詳細に説明する。なお、図4は、端面研磨装置
の制御ブロック図である。
測定手段110と計測手段120とを具備する。
けられた圧力検出手段63が検出した圧力データに基づ
いて棒状部材Wの研磨部材21に押圧された圧力を測定
する。
が取得した圧力によって、押圧手段60を制御して所定
の圧力で棒状部材Wが研磨部材21に押圧されるように
制御することができる。これにより、棒状部材Wの先端
面に研磨傷等の発生を防止して高精度に研磨することが
できる。
0の変位センサ71が検出した検出リング22との距離
データに基づいて、棒状部材Wの実質的な研磨長さを計
測するものである。
の実質的な研磨長さとは、棒状部材Wの研磨した量であ
ってもよく、また、棒状部材Wの全長であってもよい。
は、治具盤40の厚さ及び棒状部材Wの治具盤40底面
からの突出量などから棒状部材Wの研磨前の全長を取得
すると共に棒状部材Wを研磨した量を取得すれば、棒状
部材Wの研磨中や研磨後の全長を容易に算出することが
できる。
盤20上に直接、研磨シートを設けた場合には、棒状部
材Wの研磨部材21に押圧する圧力によって、距離検出
手段70が検出する検出リング22の上面と棒状部材W
の研磨部材21に当接する面との距離は変化しないが、
例えば、研磨部材21として、弾性部材及び研磨シート
を用いた場合には、棒状部材Wを研磨部材21に押圧す
る圧力によって、弾性部材の弾性変形量が変化してしま
うため、距離検出手段70の検出する検出リング22の
上面と棒状部材Wが研磨部材21に当接する面との距離
が変化してしまう。
段110が測定した棒状部材Wの押圧力及び弾性部材の
弾性係数などから研磨部材21の弾性変形量を算出する
ことで、棒状部材Wの研磨量又は棒状部材Wの全長等を
高精度に算出することができる。
磨部材21に所定の圧力で押圧された際、すなわち、圧
力測定手段110が取得した圧力が所定の圧力となった
場合のみに、棒状部材Wの研磨量又は棒状部材Wの全長
等を算出するようにしてもよい。
段70が検出した距離データに基づいて棒状部材Wの微
少な研磨長さを高精度に計測することができる。
に制御することができる。
10が取得した棒状部材Wの研磨部材21に押圧される
圧力などから棒状部材Wの先端面の位置を算出すること
によって、さらに棒状部材Wの高精度な研磨量を計測す
ることができる。
Wの実質的な研磨長さが所定の値となった場合に、制御
部100が押圧手段60を制御することで、押圧を中止
させるようにしてもよく、また、押圧手段60を逆転さ
せて治具盤40を研磨定盤20から離れる方向に移動す
るようにしてもよい。
御することによって研磨定盤20の回転数を制御して、
棒状部材Wの高精度な研磨を行うことができる。
1を説明したが、端面研磨装置及び研磨方法の基本的構
成は、上述したものに限定されるものではない。
出手段70を保持手段50のアーム部52に固定し、距
離検出手段70が研磨定盤20上の検出リング22との
距離データを検出するようにしたが、特にこれに限定さ
れず、例えば、距離検出手段が装置本体との距離データ
を検出するようにしてもよく、また、距離検出手段を装
置本体に設け、距離検出手段がアーム部の高さを検出す
るようにしてもよい。つまり、研磨定盤の回転方向に対
して垂直方向への移動がない基準位置から、治具盤の位
置、又は棒状部材の長さの変化と同時に変化する位置の
変化量を検出することができればよい。
又は接触型センサに限定されず、例えば、距離検出手段
を押圧手段60の押圧用駆動モータ61の回転量を検出
するエンコーダとしてもよい。このような場合には、計
測手段120がエンコーダの回転量から治具盤40の移
動量を検出するようにすればよい。
1の回転量を検出するエンコーダとした場合には、バッ
クラッシが生じないような歯車で駆動する必要がある。
盤と研磨定盤との相対位置を検出する距離検出手段と距
離検出手段が検出した相対位置に基づいて棒状部材の研
磨長さを計測する計測手段とを設けるようにしたため、
棒状部材を研磨加工中であっても、棒状部材の研磨長さ
を計測して研磨量を高精度に制御することができる。ま
た、これにより研磨加工時間を短縮することができる。
断面図である。
上面図である。
の斜視図及び要部断面図である。
ク図である。
Claims (16)
- 【請求項1】 装置本体に設けられて回転及び揺動自在
に支持された研磨定盤に装着された研磨部材により、治
具盤に装着された棒状部材を押しつけて研磨する端面研
磨装置において、 研磨中又は前記研磨定盤の回転中において、前記研磨定
盤の回転方向に対して垂直な方向への移動がない基準位
置から、前記治具盤の位置、又は前記棒状部材の長さの
変化と同時に変化する位置の変化量を検出する距離検出
手段を具備することを特徴とする端面研磨装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の端面研磨装置におい
て、前記距離検出手段が、前記治具盤と前記研磨定盤と
の相対的な位置を検出することを特徴とする端面研磨装
置。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載の端面研磨装置に
おいて、前記距離検出手段によって検出された位置から
前記治具盤に保持された前記棒状部材の実質的な研磨長
さを計測する計測手段とを具備することを特徴とする端
面研磨装置。 - 【請求項4】 請求項1に記載の端面研磨装置におい
て、前記距離検出手段が前記治具盤と共に移動する所定
位置と、前記研磨定盤の所定位置との距離を検出するこ
とを特徴とする端面研磨装置。 - 【請求項5】 請求項1〜4の何れか一項に記載の端面
研磨装置において、前記装置本体には、前記治具盤を保
持すると共に前記研磨定盤方向に移動自在に設けられた
保持手段と、該保持手段を前記研磨定盤方向に所定の圧
力で押圧する押圧手段とを具備することを特徴とする端
面研磨装置。 - 【請求項6】 請求項5に記載の端面研磨装置におい
て、前記距離検出手段が前記保持手段に固定され、前記
保持手段の移動による前記治具盤の移動に伴って当該距
離検出手段も移動することを特徴とする端面研磨装置。 - 【請求項7】 請求項1〜6の何れか一項に記載の端面
研磨装置において、前記装置本体には、前記治具盤の保
持した前記棒状部材を前記研磨部材に押圧する圧力を検
出する圧力検出手段を具備し、該圧力検出手段が所定の
圧力を検出した際に前記計測手段が前記棒状部材の研磨
長さを計測することを特徴とする端面研磨装置。 - 【請求項8】 請求項1〜7の何れか一項に記載の端面
研磨装置において、前記距離検出手段が、接触型又は非
接触型のセンサであることを特徴とする端面研磨装置。 - 【請求項9】 請求項1〜8の何れか一項に記載の端面
研磨装置において、前記距離検出手段が前記棒状部材の
実質的な研磨長さの1mm以下の変位量を検出すること
ができるものであることを特徴とする端面研磨装置。 - 【請求項10】 請求項1〜9の何れか一項に記載の端
面研磨装置において、前記治具盤が前記棒状部材を複数
保持し、前記研磨部材によって複数本の棒状部材を同時
に研磨することを特徴とする端面研磨装置。 - 【請求項11】 請求項1〜10の何れか一項に記載の
端面研磨装置において、前記棒状部材がフェルールであ
ることを特徴とする端面研磨装置。 - 【請求項12】 回転及び揺動自在に保持された研磨定
盤に装着された研磨部材により、治具盤に装着された棒
状部材を押しつけて研磨する端面研磨方法において、研
磨中又は前記研磨定盤の回転中において、前記研磨定盤
の回転方向に対して垂直な方向への移動がない基準位置
から、前記治具盤の位置、又は前記棒状部材の長さの変
化と同時に変化する位置の変化量を検出することで前記
棒状部材の研磨長さを計測しながら研磨することを特徴
とする端面研磨方法。 - 【請求項13】 請求項12に記載の端面研磨方法にお
いて、前記研磨は前記治具盤と前記研磨定盤との相対的
な位置を検出することで前記棒状部材の研磨長さを計測
しながら研磨することを特徴とする端面研磨方法。 - 【請求項14】 請求項12に記載の端面研磨方法にお
いて、前記治具盤の保持した前記棒状部材を前記研磨部
材に押圧する圧力を検出し、検出した圧力が所定の圧力
の場合に、前記研磨長さを測定することを特徴とする端
面研磨方法。 - 【請求項15】 請求項12〜14の何れか一項に記載
の端面研磨方法において、前記治具盤を前記研磨定盤方
向に移動すると共に計測した前記棒状部材の研磨長さが
所定の長さとなった際に、前記治具盤の移動を停止する
ことを特徴とする端面研磨方法。 - 【請求項16】 請求項12〜15の何れか一項に記載
の端面研磨方法において、前記治具盤を前記研磨定盤方
向に移動すると共に計測した前記棒状部材の研磨長さが
所定の長さとなった際に、前記治具盤を前記研磨定盤と
は反対側へ移動することを特徴とする端面研磨方法。
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