JP2006110689A - Inside diameter machining device of cylindrical body and inside diameter machining method using this - Google Patents
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Description
本発明は、光通信等に使用される光コネクタ用フェルール等の筒状体を保持して内径を加工するための内径加工装置と、それを用いた内径加工方法に関する。 The present invention relates to an inner diameter processing apparatus for processing an inner diameter while holding a cylindrical body such as an optical connector ferrule used for optical communication and the like, and an inner diameter processing method using the inner diameter processing apparatus.
従来、光通信などの光信号処理に用いられ、光ファイバを固定するためのフェルールは、光ファイバ同士を接続するために用いられる光コネクタもしくは、半導体レーザと光ファイバ等から構成される半導体レーザモジュール等に用いられている。 Conventionally, a ferrule for fixing an optical fiber used for optical signal processing such as optical communication is an optical connector used for connecting optical fibers, or a semiconductor laser module composed of a semiconductor laser and an optical fiber, etc. Etc. are used.
一例として、光コネクタは図3にその概略図を示すように、石英からなるシングルモード光ファイバ2を挿通し接着固定した後、先端面1aを略凸球面状に研磨したジルコニアセラミックスからなる光ファイバ用フェルール(以下、フェルールと称す)1の先端面1a同士を当接させて光接続するようになっている。
As an example, as shown schematically in FIG. 3, the optical connector is an optical fiber made of zirconia ceramics in which a single-mode
フェルール1は、セラミックス粉体を押出成形、射出成形、もしくはプレス成形によって中心に微細な下穴を有する円筒形のフェルール素材を成形し、この素材を脱脂し、焼成し、両面研磨した後、下穴を研磨して高精度の貫通孔1bに仕上げる。
これは、フェルール1の下穴の研磨加工後に外周面を加工する際に、フェルール1の貫通孔1bを基準にフェルール1を回転しながら研削加工し、フェルール1の外周面に対する貫通孔1bの偏心を小さくする必要があるからである。
This is because when the outer peripheral surface is processed after polishing the pilot hole of the
図5(a)〜(c)を用いて従来の短尺フェルール素材である筒状体41の貫通孔41aを研磨する方法を説明する。
A method of polishing the through
まず、図4(a)に示すように、複数の筒状体41の貫通孔41aに連結用ワイヤ42を通し、これらの複数の筒状体41の整列体の両端にダミープラグ43を当てがい、全体に半田44を流し込んで複数の筒状体41を一体に固定し、連結用ワイヤ42を抜いて筒状体41を組立てた固定部40を形成する。
First, as shown in FIG. 4A, the connecting
その後、この固定部40を図示していない加工装置にセットし、図4(b)に示すように、一方のダミープラグ43のワイヤ貫通孔43aから加工用のワイヤ45を貫通し、固定部40の各筒状体41の貫通孔41aに差し込む。加工用のワイヤ45は先端部45aをエッチング等によってテーパ加工した鋼線から成り、外周面にダイヤモンド等の砥粒を含んだ研磨材が塗布されている。
Thereafter, the
次に、図4(c)に示すように、固定部40を矢印aで示す方向に回転させながら、加工用のワイヤ45をその細径部分から大径部分へと矢印bで示す方法に前後させながら、複数の筒状体41に順次進行させていく。このようにして、すべての筒状体41の貫通孔41aを加工用のワイヤ45で研磨して仕上げた後、加工装置から固定部40を取出し、半田44を溶かし、両端のダミープラグ43を取外して貫通孔1bを有する個々のフェルール1を取出す。
Next, as shown in FIG. 4 (c), while rotating the
なお、フェルール1は、その後外周を研削し、外周面のラップ、面取り、丸み研磨等を行なってフェルール1を完成する。
従来の加工装置にて筒状体の内径を加工した場合、ダミープラグ43の鍔43bの端面が筒状体41の端面に衝合しているだけであるため、筒状体41に接触する面積が小さく、筒状体41を両側から押え付ける力が不充分となり、複数の筒状体41の貫通孔41aを完全に整列することが難しかった。
When the inner diameter of the cylindrical body is processed by a conventional processing device, the end surface of the
そのため、得られるフェルール41の貫通孔41aの真円度が低下しやすく、孔径に大きなばらつきが発生しやすいという問題があった。
For this reason, there is a problem that the roundness of the through
さらに、半田固定とその半田溶かしに多大な時間を費やすことになり、内周の研磨加工にかかる製造コストを膨大なものとし、フェルールの低価格化を阻害する要因となっていた。 Furthermore, it takes a lot of time to fix the solder and melt the solder, making the manufacturing cost for the polishing of the inner circumference enormous and hindering the cost reduction of the ferrule.
さらに、従来の加工方法で内周を研磨加工したフェルール1の外周を研削する際には、フェルール1の外周面に対する貫通孔1bの偏心を小さくするために、フェルール1の貫通孔1bを中心にフェルー1を回転させるため、貫通孔1bは高い精度で形成されることが要求される。しかし、貫通孔41aの孔径が全て同一でなく、連結用ワイヤ42の外径と下穴41aの孔径との違いから両者には隙間があるため、下穴41aが均一に整列していないと特定の方向に対して余計な研削力がかかり、フェルール1の貫通孔1bの真円度が低下するという問題があった。
Further, when grinding the outer periphery of the
そこで本発明の目的は、上記の欠点を回避し、高い真円度でばらつきの小さい貫通孔を有するとともに、製造コストを低減させたフェルールを製造することができる筒状体の内径加工装置および加工方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a cylindrical body inner diameter machining apparatus and machining capable of producing a ferrule having a high roundness and a small through-hole and avoiding the above-mentioned drawbacks and reducing the production cost. It is to provide a method.
そこで本発明は、長手方向に貫通孔を有する筒状体の内径加工装置であって、上記筒状体をその貫通孔が連続するように複数配列した状態で固定する固定部と、上記各貫通孔にワイヤを挿通させるとともに軸方向に沿って往復摺動させて研磨する加工部と、上記複数の筒状体をその軸を中心に回転させる回転部とを具備し、上記固定部は配列された複数の筒状体の両端をバネにより押圧固定することを特徴とする。 Accordingly, the present invention provides a cylindrical body inner diameter processing apparatus having a through hole in a longitudinal direction, the fixing unit fixing the cylindrical body in a state where a plurality of the cylindrical bodies are arranged so that the through holes are continuous, and each of the through holes. A processing unit that inserts a wire into the hole and reciprocally slides along the axial direction to polish, and a rotating unit that rotates the plurality of cylindrical bodies around the axis, and the fixing unit is arranged Further, both ends of the plurality of cylindrical bodies are pressed and fixed by springs.
また、上記保持具は両端に脱着可能な蓋体を固定することを特徴とする。 Further, the holder is characterized in that a detachable lid is fixed to both ends.
さらに、上記筒状体が光通信用のフェルールであることを特徴とする。 Furthermore, the cylindrical body is a ferrule for optical communication.
また、本発明の内径加工方法は、上記内径加工装置を用いて筒状体の内径を加工することを特徴とする。 The inner diameter processing method of the present invention is characterized in that the inner diameter of the cylindrical body is processed using the inner diameter processing apparatus.
本発明の内径加工装置によれば、筒状体をその貫通孔が連続するように複数配列した状態で固定する固定部と、上記各貫通孔にワイヤを挿通させるとともに軸方向に沿って往復摺動させて研磨する加工部と、上記複数の筒状体をその軸を中心に回転させる回転部とを具備し、上記固定部は配列された複数の筒状体の両端をバネにより押圧固定することから、保持具と筒状体の間に設けられた僅かな隙間によって複数の筒状体を位置精度よく筒状体の内径を中心にして加工することができるため、高い真円度でばらつきの小さい貫通孔を有する筒状体を得ることができる。 According to the inner diameter processing apparatus of the present invention, a fixing portion that fixes a cylindrical body in a state in which a plurality of cylindrical holes are arranged, and a wire is inserted through each of the through holes, and reciprocating along the axial direction. A processing section for moving and polishing; and a rotating section for rotating the plurality of cylindrical bodies around their axes, wherein the fixing section presses and fixes both ends of the arranged cylindrical bodies by springs. Therefore, since a plurality of cylindrical bodies can be machined with high positional accuracy around the inner diameter of the cylindrical body by a slight gap provided between the holder and the cylindrical body, it varies with high roundness. A cylindrical body having a small through-hole can be obtained.
また、保持具は、両端に脱着可能な蓋体を固定することから、分割可能な保持具の両端を容易に組み立てることができ、また、保持具内に設置されたバネによって筒状体を確実に保持し、尚かつ上下に筒状体が動くことができる。更に保持具と筒状体の間に設けられている僅かな隙間により、筒状体が左右にわずかに動くことができる。 In addition, since the holder has a detachable lid attached to both ends, both ends of the separable holder can be easily assembled, and the cylindrical body is securely secured by a spring installed in the holder. The cylindrical body can be moved up and down. Furthermore, the cylindrical body can move slightly from side to side by a slight gap provided between the holder and the cylindrical body.
さらに、上記内径加工装置を用いた場合には、上記筒状体が光通信用のフェルールのような真円度の高い貫通孔を有する場合に好適に用いることができ、高い真円度でばらつきの小さい筒状体を得ることができる。 Further, when the inner diameter machining apparatus is used, the cylindrical body can be suitably used when the cylindrical body has a through hole with high roundness such as a ferrule for optical communication, and varies with high roundness. Can be obtained.
また、上記内径加工装置を用いた内径加工方法によれば、上記保持具の両端にバネを設置し、筒状体を上記保持具に載置して連続した複数の筒状体の両端面をバネを介して保持し、ワイヤを軸方向に沿って往復摺動させて研磨することで、筒状体が上下左右にわずかに動くことが出来、このことにより筒状体の内径を中心に加工し、筒状体の内径寸法、真円度を高精度に加工することができる。 Further, according to the inner diameter processing method using the inner diameter processing apparatus, springs are installed at both ends of the holder, and the cylindrical bodies are placed on the holder and the end faces of a plurality of continuous cylindrical bodies are arranged. By holding it through a spring and sliding the wire back and forth along the axial direction and polishing it, the cylindrical body can move slightly up and down, left and right, and this allows processing around the inner diameter of the cylindrical body In addition, the inner diameter and roundness of the cylindrical body can be processed with high accuracy.
以下、本発明の実施形態について、図を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の内径加工装置は、長手方向に貫通孔を有する筒状体の内径加工装置であって、図1は本発明の筒状体15の内径加工装置およびこの装置を用いて筒状体の内径を加工する方法を示す断面図である。図1に示すように、複数の筒状体15をその貫通孔15aが連続するように配列した状態で固定する固定部10と、上記各貫通孔15aにワイヤ31を挿通させるとともに貫通孔15a内で軸方向に沿って往復摺動させて研磨する加工部30と、上記複数の筒状体15をその軸を中心に回転させる回転部20とを具備してなる。
The inner diameter machining apparatus of the present invention is a cylindrical body inner diameter machining apparatus having a through-hole in the longitudinal direction. FIG. 1 shows an inner diameter machining apparatus for a
ここで、本発明の内径加工装置では、上記固定部10は上記複数の筒状体15の両端をバネ11により押圧固定することを特徴とするものである。
Here, in the inner diameter processing apparatus of the present invention, the
これによって、筒状体15はバネ11により両端面を押さえられながら、バネ11のバネ圧により、加工中の振動を吸収できる程度に上下左右へ挿通されたワイヤ31を中心に僅かに動くことができるため、加工中の振動と連続した筒状体15同士の内径15aのズレを矯正することができ高精度に加工することができる。また、バネ11のバネ圧により押さえられている筒状体15は保持具12とともに筒状体15の貫通孔15aに挿通されたワイヤ31を中心に回転するため貫通孔15aの真円度を高精度に加工することができる。また、バネ11は、50〜200g程のバネ圧のバネを用いることが好ましく、50〜200g程のバネ圧を用いることにより、保持具12と筒状体15の外周との僅かな隙間により上下左右に加工中僅かに動くことが可能になる。
As a result, the
上記固定部10は、複数の筒状体15を整列させ、その軸方向に両端から固体するためのバネ11と、複数の筒状体15の外周を僅かな隙間を設けて覆う筒状の保持具12と、筒状体15の長手方向の両端面及びバネ11を確実に隙間無く位置精度よく配置する蓋体13、14とからなり、上記保持具12の内径は、筒状体15の外径よりも内径が100〜200μm大きな筒状となっていることが好ましい。
The
また、保持具12に配列する筒状体15は、例えば筒状体15が光通信用のフェルールの場合、10〜20個配置することが好ましいが個数は種々変更可能である。
Further, for example, when the
また、上記保持具12は、蓋体13、14により、筒状体15の長手方向の両端面及びバネ11を確実に隙間無く位置精度よく配置することができる。また、加工後に筒状体15を容易に取り出すことができる。
In addition, the holder 12 can reliably arrange the both end surfaces of the
さらに、図1に示すように上記保持具12の両端には脱着可能な蓋体13、14で固定することが好ましく、保持具12の中に筒状体15複数個配置した後、バネ11を筒状体15の両端に配置し、蓋体13、14を固定することで複数の筒状体15を確実に固定することができる。
Further, as shown in FIG. 1, it is preferable that the holder 12 is fixed to both ends of the holder 12 with
なお、上記保持具12および蓋体13、14は、ステンレス鋼、超鋼等の原料を用いて構成することができるが、剛性の高い超鋼を用いることが好ましい。さらに耐摩耗性及び耐腐食性が必要であり、かつ高精度に加工する必要があるため、硬度の高い超鋼を用いることが好ましい。
In addition, although the said holder 12 and the
ここで、上記固定部10に筒状体15を固定する方法について、蓋体13、14を有する保持具12を用いた場合について説明する。
Here, a method of fixing the
先ず、筒状体15を複数個保持具12の内部12aに配置させて、バネ11をその両端に配置し蓋体13、14で固定させたものを用意する。
First, a plurality of
次いで、筒状体15が配置された保持具12を固定部10に設置し、その両端をケース蓋24で固定する。このようにして固定部10によって整列された複数の筒状体15は、図1に示すように回転部20によって回転される。
Next, the holder 12 on which the
回転部20は、固定具12を挿入する回転ケース23と、この回転ケース23の両端に固定部10を固定するケース蓋24と、この回転ケース23を固定部10と一体的に回転させるための駆動ローラ21と保持ローラ22とからなる。
The rotating
回転ケース23及びケース蓋24には固定部10が挿入された時に、確実に固定部10が固定されるため、それぞれに固定部10と接触する部分が凸状になっており、蓋体13、14の凹部と接触して強固に保持できるようになっている。
When the fixing
また、加工部30は、筒状体15の貫通孔15aに挿通して研磨するワイヤ31と、このワイヤ31の両端に接続して配置され、ワイヤ31を往復摺動させるための巻取りローラ34と、ワイヤ31にダイヤモンドペースト33を塗布するオイラー32とからなる。上記2個の巻取りローラ34はワイヤ31の巻取り量を種々変化させることができ、筒状体15の貫通孔15aの加工量を調整することができる。
Further, the
さらに、ワイヤ31の先端部31aは図2に示すように先端方向に向かい細くなる形状にあらかじめ加工しておき、ワイヤ31は固定部10が回転していることにより、スムーズにバネ11、筒状体15を挿通することができる。
Further, as shown in FIG. 2, the tip 31a of the wire 31 is processed in advance into a shape that narrows toward the tip, and the wire 31 is smoothly spring 11 and cylindrical because the fixed
次いで、このような内径加工装置を用いて筒状体15の内径を加工する方法について説明する。
Next, a method for processing the inner diameter of the
先ず、保持部10によって複数の筒状体15を整列させ、筒状体15の貫通孔15aにワイヤ31を挿入させる。ワイヤ31は固定部10が回転していることにより、スムーズにバネ11、筒状体15を挿通することができる。
First, the plurality of
次いで、この固定部10を回転ケース23内に配置し、ケース蓋24によって回転ケース23の両端に固定部10を固定した後、駆動ローラ21と保持ローラ22により、回転ケース23を固定部10と一体的に回転させる。
Next, the fixing
回転ケース23及びケース蓋24には固定部10が挿入された時に、確実に固定部10が固定されるため、それぞれに固定部10と接触する部分が凸状になっており、蓋体13、14の凹部と接触して強固に保持できるようになっている。
When the fixing
そして、固定部10が回転すると同時に筒状体15が回転し、巻取りローラ34によって張られたワイヤ31を中心に筒状体15が回転するとともに、巻取りローラ34によってワイヤ31が往復摺動して加工することができる。
The
この時、遠心力にて外側へ向かおうとする筒状体15はローラ34で張られたワイヤ31を中心に、バネ11のバネ圧を介し回転するため、バネ11が筒状体15の回転による遠心力を吸収し、貫通孔15aは真円に加工される。
At this time, the
また、駆動ローラ21は回転数を変化させることができ、筒状体15の貫通孔15aの加工状況により回転数を変化させ加工状況を最適な状態にすることができる。
Further, the rotational speed of the
従来の加工方法では、複数の筒状体15が半田で固定されており、ワイヤ31を中心に個々に回転させることが不可能であり、本発明は筒状体15の貫通孔15aの真円度に有利であると言える。それは、筒状体15の外周面が半田で固定されておらず、バネ11により保持体12の内部12aの中で上下左右に僅かに動くことが可能な構造の為に貫通孔15aを中心に回転するためである。
In the conventional processing method, the plurality of
最後に、ワイヤ31を取り外し、筒状体15を保持具12より取り出す。
Finally, the wire 31 is removed, and the
なお、上述のような内径加工装置は、筒状体15として光通信用に用いられるフェルールを加工する際に好適に用いられ、このフェルールは、高い真円度でばらつきの小さい貫通孔を有することを条件とするためである。
The inner diameter processing apparatus as described above is suitably used when processing a ferrule used for optical communication as the
なお、本発明の内径加工装置は、上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更は可能である。 In addition, the internal diameter processing apparatus of this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change is possible.
ここで、本発明の内径加工装置を用いた実施例を説明する。 Here, the Example using the internal diameter processing apparatus of this invention is described.
先ず、図1に示すような内径加工装置を用いて筒状体の内径を加工した。 First, the inner diameter of the cylindrical body was processed using an inner diameter processing apparatus as shown in FIG.
筒状体15として、ジルコニアセラミックスからなり、外径φ2.5mm、長さ10.5mm、貫通孔となる下穴φ0.120mmの円筒体を作製する。
As the
固定部10は、図1に示すように両端に蓋体13、14を有する保持具12と、バネ体11として150gのバネ圧のバネを用い、この保持具12に10個の筒状体15を配置して径φ0.115mmのワイヤ31に粒径2μmのダイヤモンドペースト33を塗布して加工した。
As shown in FIG. 1, the fixing
そして、図1の状態のまま、複数のワイヤ31を抜き取った後、筒状体15を取り外す。
And after pulling out the some wire 31 with the state of FIG. 1, the
なお、筒状体15の貫通孔15aの内径のねらい値を0.1255mmとして研磨加工して10個のフェルールを得た。
In addition, 10 ferrules were obtained by polishing the inner diameter of the through
また、比較例として図5に示すような装置を用いて、上記と同様な10個の筒状体41を連結用ワイヤ42を挿通し、半田で固定した後、同様な加工条件で研磨加工した後、半田を高温の半田層に入れ溶かして個々のフェルールを得た。
Further, as a comparative example, using an apparatus as shown in FIG. 5, ten
そして、それぞれ10個のフェルールの内径真円度と内径寸法を測定した。 Then, the inner diameter roundness and the inner diameter dimension of each of 10 ferrules were measured.
なお、内径真円度は光学式の測定器FMSを用い測定をし、内径寸法はワイヤ製のゲージを用い測定した。 The inner diameter roundness was measured using an optical measuring instrument FMS, and the inner diameter dimension was measured using a wire gauge.
その内径真円度、内径寸法の測定結果を表1に示す。
この結果より、従来の方法では真円度の平均値が0.863μm、ばらつきが0.2406μmと悪いのに対し、本発明の方法では平均値が0.205μm、ばらつきが0.0610μmと良い値を示している。 From this result, the average value of roundness in the conventional method is 0.863 μm and the variation is as poor as 0.2406 μm, whereas the average value is 0.205 μm and the variation is as good as 0.0610 μm in the method of the present invention. Is shown.
また、従来の方法での内径寸法精度は平均値0.1255μm、ばらつき0.0005μmとばらつきが大きいのに対し、本発明の方法では平均値0.1255μm、ばらつき0.0001μmと小さい値を示している。 In addition, the accuracy of the inner diameter in the conventional method is large with an average value of 0.1255 μm and a variation of 0.0005 μm, whereas the method of the present invention shows a small value with an average value of 0.1255 μm and a variation of 0.0001 μm. Yes.
以上の結果より、本発明の加工方法を用いることにより、筒状体15の貫通孔15aの内径のばらつきを著しく小さくすることができ、更にまたその内径真円度を向上することができた。
From the above results, by using the processing method of the present invention, the variation in the inner diameter of the through
筒形体の内径加工方法に関するが、光コネクタ用フェルールの他、キャピラリ、ノズル、流体軸受のスリーブ等の微細孔を有する部品に用いることができ、材質はジルコニアやアルミナに限らずセラミックス全般とガラス、金属等にも応用することができる。 Although it relates to the inner diameter processing method of the cylindrical body, in addition to the ferrule for optical connectors, it can be used for parts having fine holes such as capillaries, nozzles, sleeves of fluid bearings, etc. The material is not limited to zirconia and alumina, and general ceramics and glass, It can also be applied to metals.
1:フェルール
1a:先端面
1b:貫通孔
2:光ファイバ
10:固定部
11:バネ
12:保持具
13、14:蓋体
15:筒状体
20:回転部
21:駆動ローラ
22:保持ローラ
23:回転ケース
24:ケース蓋
30:加工部
31:ワイヤ
32:オイラー
33:ダイヤモンドペースト
34:巻取りローラ
40:固定部
41:筒状体
41a:貫通孔
42:連結用ワイヤ
43:ダミープラグ
43a:ワイヤ貫通孔
43b:鍔
44:半田
45:加工用ワイヤ
45a:先端部
1:
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