JP2005096030A

JP2005096030A - 研磨装置

Info

Publication number: JP2005096030A
Application number: JP2003333108A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Shimoyama; 光弘下山; Daisuke Komada; 大輔駒田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】
貫通孔の先端面から飛び出した接着剤及び光ファイバを、フェルールの両端面を同時に、かつ最小の研磨代により接着剤除去をする装置を提供する。
【解決手段】
貫通孔の先端面から飛び出した接着剤及び光ファイバを研磨する研磨装置において、フェルールの外径よりわずかに大きな孔を有するフェルールガイドにフェルールを挿入するとともに、該フェルールの両端面に当接する研磨盤を配置し、前記フェルールガイドもしくは研磨盤を動かすことにより前記フェルールの両端の研磨を同時に行うことを特徴とするものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、光通信等に使用されるフェルールに光ファイバを接着固定したスタブの先端面を研磨する研磨装置に関するものである。

以下に、従来のスタブの研磨工程について説明する。

図３は研磨前のスタブの構成を示す断面図である。図に示されるように、スタブ１はフェルール１０を有し、このフェルール１０は、光ファイバ２を挿入するための挿入孔１ａを有し、その挿入孔１ａに熱硬化性のエポキシ系接着剤３が注入された後、挿入孔１ａに光ファイバ２が挿入される。さらにスタブ１の先端部から突き出たファイバ２の根元部に少量の接着剤３が塗布された後、熱硬化により固定される。

その後、スタブ１は、接着剤除去工程、粗球面研磨工程、中仕上げ研磨工程および仕上げ研磨工程の４工程からなる研磨加工により、加工変質層の少ない高精能な仕上げ研磨がなされる。スタブにおいては各工程が両端面に施される（特許文献１参照）。

ここで用いられるスタブ１の端面を研磨する研磨装置としては、回転駆動される円盤状の研磨盤に対する定位置に設けられた研磨治具にスタブ１を固定し、このスタブ１の端面を研磨盤に接触させ、この状態で前記研磨盤を回転駆動することで、接合端面を研磨する構成が一般的である。

図５は、前述のような研磨装置に適用される研磨治具の一例を示している。図５において、研磨治具は、プレート状の治具本体２１の外周面の複数箇所に固定板２２によって、スタブ１を着脱自在に固定するようになっている。固定板２２は、ネジ部材２３を治具本体２１に向けて捩じ込むことで、治具本体２１の外周面に形成された収納溝２１ａ内に収納されたスタブ１を、収納溝２１ａ内面に押圧固定するようになっている。またネジ部材２３を逆向きに回転させると、固定部２２によるスタブ１の固定が解除される（特許文献２参照）。
特開２００３−１１０４７号公報特開２００３−１８１７５３号公報

しかしながら、このような従来の研磨加工においては、まず接着剤を除去する工程において各スタブ１に残っている接着剤３の高さに高低差が生じてしまうために、一つの研磨治具に取り付けられた各スタブ１の接着剤２を除去する為には、最も接着剤２の残りが多いスタブ１に合わせて研磨をするバラツキが多い問題があった。

また接着剤を除去する工程においてスタブ１の両端面を研磨するものにおいては、上下の付替えを行う必要があり時間がかかった。

上記問題点に鑑みて本発明の研磨装置は、フェルールの中心の貫通孔に接着剤を用いて光ファイバを挿入して固定してなるスタブを、該スタブの先端面から飛び出した接着剤及び光ファイバを研磨するように構成した研磨装置において、前記フェルールの外径よりわずかに大きな孔を有するフェルールガイドと、該フェルールガイドの孔に上記スタブを挿入したとき、該スタブの両端面に当接できる２つの研磨盤を配置してなり、前記フェルールガイドもしくは研磨盤のいずれかを動かすことにより前記スタブの両端の研磨を行うことを特徴とするものである。

また本発明の研磨装置は、前記フェルールガイドの孔がフェルールの外径よりも０．０００５ｍｍ〜０．００２５ｍｍ大きな内径であり、かつ内面の表面粗さがRa０．２以下であることを特徴とするものである。

さらに前記フェルールガイドの孔の内壁が耐磨耗性の部材で形成されていることを特徴とするものである。

さらにまた、前記フェルールガイドを水平面に対して平行に配置するとともに、前記研磨盤を前記スタブの上下に配置してなり、前記研磨盤の少なくとも一方は研磨平面に対し垂直方向に可動することを特徴とするものである。

また本発明の研磨装置は前記フェルールガイドの前記研磨盤に対する高さ位置が調整可能であることを特徴とするものである。

さらに前記フェルールガイドは歯車で形成され、それにより回転運動をすることを特徴とするものである。

さらにまた前記フェルールガイドの孔のいずれの位置もその回転中心までの距離を異ならせたことを特徴とするものである。

このように本発明によれば、フェルールガイドにフェルールの外径よりわずかに大きな孔にスタブを保持することによって、この孔内でスタブが研磨盤との摺動に際して両研磨盤間を移動しながら研磨盤と相対的に摺動が可能であるので、スタブの両端面を同時に、かつ最小の研磨により接着剤を除いてスタブの長さをそろえることができる。

またフェルールガイドの高さ位置を調整可能な構造としたことにより、スタブの長さに係わらず、フェルールガイドからの上下のスタブ突き出し量をほぼ等しくでき、両研磨面での倒れがなく、コーナーダレの小さいスタブ端面接着剤除去が可能となる。

また孔の位置を回転中心から全て異なる距離としたことによって、フェルール端面の研磨シート上に描く軌跡が同一の円軌跡とならないようになり、研磨盤に形成した研磨シートの効率的な使用による、研磨シートのコスト削減が可能となる。

以下、本発明の研磨装置の一実施形態について図１〜図４に基づいて説明する。

図１は本発明の研磨装置であり、図１（ａ）は全体の上方から見た平面図、図１（ｂ）は全体のＡ−Ａ断面図である。図２はフェルール取付け部の拡大図である。図３は研磨前のスタブの概略図であり、図４はフェルールガイド図である。

研磨装置は研磨対象部材である水平面に対して平行に配置されたスタブ１を保持するフェルールガイド４と、フェルールガイド４に対して対向する位置に間隔が可変となる研磨盤上６、研磨盤下７とフェルールガイド４を回転する駆動部１３を備えている。

本発明に用いるスタブ１は従来技術で説明したのと同じように図３に示すように、中心に貫通孔を有する円筒状のフェルール１０及び光ファイバ２から主に構成される。

研磨盤下７の上には研磨シート下５ａを固定し、その上に所定の間隔を保った円盤状のフェルールガイド４を置く。ここでフェルールガイド４は、図３に示すような光ファイバ２，接着剤３がフェルール１０の両端から飛出したスタブ１を保持するためのフェルール１０の外径よりわずかに大きな孔４ａを有していなければならない。フェルールガイド４の各孔４ａにスタブ１を落とし込み、その上に研磨シート上５ｂを固定した研磨盤上６を乗せ、駆動部１３を回転させることによりフェルールガイド４の歯車部４ｂを介して連結されているフェルールガイド４が研磨シート５ａ、５ｂに対し相対的に摺動しながら回転運動することにより、スタブ１の両端面の接着剤が同時に研磨除去される。

用いる研磨シート５ａ、５ｂとしては、各研磨工程により異なるが、接着剤除去する場合には、サンドペーパー、アルミナ、シリコンカーバイド等の＃１０００から＃３０００の研磨シートを用いるのが好ましい。

ここでフェルールガイド４の孔４ａはスタブ１よりわずかに大きいため、スタブ１は研磨平面に平行な方向には位置固定されるが、研磨平面に垂直方向には固定されず、自重により研磨シート下５ａに接触するようになる。一方、研磨盤上６も支柱１１とストッパー１２により回転方向は制御されるが、研磨平面に垂直方向にはやはり固定されていないため、自重によりスタブ１の高いものに支えられて相対的に摺動している状態となっている。

図２において、接着剤２を含めたフェルール１０長が、スタブ１ｂ＞スタブ１ｃとすると、研磨盤上６はスタブ１ｂに支えられて止まり、スタブ１ｃとは接触していない。この状態でフェルールガイド４を回転させ研磨を開始すると、スタブ１ｂの接着剤３ａ，３ｂが研磨され研磨盤上６が下がり、スタブ１ｃと接触した時点よりスタブ１ｃも研磨されることになる。

またスタブ１ｂのように接着剤３ａと接着剤３ｂの高さが接着剤３ｂ＞接着剤３ａとすると、接着剤３ａが完全除去されたあとのスタブ１の素材硬度が接着剤３の硬度より高いため、研磨速度の違いにより接着剤３ｂが除去されることになる。

かくして、設置してある全てのフェルール両端面の接着剤３の除去された最小の研磨代によりフェルール長のそろった研磨が可能となる。

なお、フェルールガイド４の孔４ａの内径はスタブ１の外径よりも０．０００５ｍｍ〜０．００２５ｍｍ大きな範囲であり、かつ内面の表面粗さがRa０．２以下であることが好ましい。０．０００５ｍｍより小さな寸法差では、スタブ１が研磨中にフェルールガイド４の孔４ａに引っ掛かり、上下の移動が妨げられ、接着剤除去不良が発生する。同様に内面粗さがRa０．２より大きくなるとやはりスタブ１の上下移動が妨げられ、接着剤除去不良率が高くなる。一方寸法差が０．００２５ｍｍ以上ではスタブ１とフェルールガイド４の孔４ａにガタを生じ、スタブ１端面のコーナーダレの発生率が増加する。

今回はフェルールガイド４の孔４ａを円形形状で行ったが、孔４ａの内壁から内側に３本以上のリブを形成することにより、３点以上の接触のみてすみ、特に引っ掛かりによる接着剤除去不良には効果を期待できる。

またフェルールガイドの孔４ａは研磨時にスタブ１が上下移動するため、耐摩耗性の高いセラミックが最も良い。この場合、フェルールガイド４の材質をセラミックとすることも良いし、また、フェルールガイド４事体は金属で製作し、何らかの方法によりセラミックのパイプ状の部材を貼り付けても良い。今回はジルコニア製のフェルールガイド補強リング８を接着固定したが、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミ等でもよい。

本発明の研磨装置に適したフェルール１０の材質は、接着剤３との硬度差を利用しているため、ジルコニア等のセラミック製が最もよく、次に金属、ガラス製と続き、樹脂製フェルールは推薦しない。

また、フェルールガイド４はフェルールガイド支え９により、研磨盤に対して設置高さを調整が可能になっており、接着剤除去するスタブ１の長短に係わらず、接着剤除去後にフェルールガイド４より上下に突き出るスタブ１の長さをほぼ等しくでき、モーメントの違いによるスタブ１の両研磨盤間の表面での倒れがなく、コーナーダレの小さい接着剤除去が可能となる。

フェルールガイド４は外周の歯車部４ｂにより駆動部１３からの回転運動を伝達され、スタブ１を研磨シート５と相対移動させ接着剤除去を行う。またこのフェルールガイド４は図４で確認できるように孔４ａの位置が回転中心から全て異なる距離としたことによって、フェルール端面の研磨シート５ａ，５ｂ上に描く軌跡が同一の円軌跡とならないようになり、研磨シート５ａ、５ｂの効率的な使用による、コスト削減が可能となる。

ここでフェルールガイド４の移動を回転運動としたのは機構が最も単純であり、故障の発生率が少ないからである。よって運動は自転＋公転運動でも直線運動でもよい。また今回の装置は駆動部が手動で動かすものであるが、モーターを動力にしても良いし、またフェルールガイドの歯車部４ｂを廃止しモーターにて直接フェルールガイドを回転させても、またフェルールガイドを固定し、研磨盤を可動部としても良い。

次に、本発明の実施例を示す。ここで、以下に示す方法で実験を行った。本発明実施例として図１のような条件の研磨装置を用意し、比較例として図５に示す従来の研磨機との接着剤除去後の長さ比較を行った。個数は各３２個であり、結果は表１に示す通りである。

表より平均値が０．０１９０１ｍｍから０．００３６５ｍｍと約１／５になり、偏差も０．００５９３から０．００１３１と１／４程度になっていることより、従来方法より少ない研磨代で長さのそろった接着剤除去ができていることがわかる。

またフェルールガイド４の孔４ａの内径公差の実験を次の方法で行った。用意した接着除去装置を基準として、スタブ１の直径を変更し、（１）−０．０００５〜０．００１５ｍｍ、（２）０．０００５ｍｍ〜０．００２５ｍｍ、（３）０．００１５〜０．００３５ｍｍの３種の隙間公差のスタブ１の各２０本を前記接着除装置に取付け、各３０回ずつ回転させて両端面を確認した。結果は表２に示すとおりである。

表より不完全研磨、コーナーダレ共にスタブ１の外径よりも＋０．０００５〜０．００２５ｍｍの物が良いことがわかる。

本発明の研磨装置であり、（ａ）は全体の上方から見た平面図、（ｂ）は全体のＡ−Ａ線断面であるフェルール取付け部の拡大図である研磨前のスタブの概略図であるフェルールガイドを示す平面図である従来例の研磨治具であり、（ａ）は研磨治具の全体を示す上面図、（ｂ）は研磨治具の固定部付近の拡大図である

符号の説明

１スタブ
１ａ挿入孔
２光ファイバ
３接着剤
４フェルールガイド
４ａ孔
４ｂ歯車部
５研磨シート
６研磨盤上
７研磨盤下
８フェルールガイド補強リング
９フェルールガイド支え
１０フェルール
１１支柱
１２ストッパー
１３駆動部
２１研磨治具
２１ａ収納溝
２２固定板
２３ネジ部材
２４ガイドポスト

Claims

フェルールの中心の貫通孔に接着剤を用いて光ファイバを挿入して固定してなるスタブを、該スタブの先端面から飛び出した接着剤及び光ファイバを研磨するように構成した研磨装置において、前記フェルールの外径よりわずかに大きな孔を有するフェルールガイドと、該フェルールガイドの孔に上記スタブを挿入したときに、該スタブの両端面に当接できる２つの研磨盤を配置してなり、前記フェルールガイドもしくは研磨盤のいずれかを動かすことにより前記スタブの両端の研磨を行うことを特徴とする研磨装置。
前記フェルールガイドの孔が前記フェルールの外径よりも０．０００５ｍｍ〜０．００２５ｍｍ大きな内径であり、かつ内面の表面粗さがRa０．２以下であることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
前記フェルールガイドの孔の内壁が耐磨耗性の部材で形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の研磨装置。
前記フェルールガイドを水平面に対して平行に配置するとともに、前記研磨盤を前記スタブの上下に配置してなり、前記研磨盤の少なくとも一方は研磨平面に対し垂直方向に可動することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の研磨装置。
前記フェルールガイドの前記研磨盤に対する高さ位置が調整可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の研磨装置。
前記フェルールガイドは歯車で形成され、それにより回転運動をすることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の研磨装置。
前記フェルールガイドの孔のいずれの位置もその回転中心までの距離を異ならせたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の研磨装置。