JP2010247340A - 柱状シリカガラス材の深穴加工装置及び加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】柱状材の中心軸に沿って真直度が高く、且つ長い穿孔を一度に形成することができる柱状シリカガラス材の深穴加工装置及び加工方法を提供する。
【解決手段】柱状シリカガラス材の深穴加工装置１０は、先端部に研削用砥石１２を有する磁性金属製のツール１１を備え、ツール１１を回転させながら研削用砥石１２により柱状シリカガラス材１に穿孔２を形成する。柱状シリカガラス材１におけるツール１１の径方向の位置を検出して、ツール１１と一緒に移動する位置センサ１６と、位置センサ１６により検出されたツール位置情報に基づきツール１１の位置を補正して、ツール１１と一緒に移動する磁力発生部材１７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ツールを回転させながら研削用砥石により柱状シリカガラス材に穿孔を形成する柱状シリカガラス材の深穴加工装置及び加工方法に関する。

光ファイバに使用するシリカガラス母材等の柱状シリカガラス材は、中心軸上にコア部材を装着するため、研削用砥石を用いてコア用穿孔を穿設する場合がある。この穿孔は高い精度の真直度が要求される。真直度の精度が低いと光ファイバとしたときにコアの偏心を生じてしまう。

従来の柱状シリカガラス材の深穴加工装置の一例として、図３に示すように、装置本体５１に不図示の圧電アクチュエータを内蔵した深穴加工工具５２を備えた深穴加工装置５０がある（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に開示された深穴加工装置５０は、回転軸５３により深穴加工工具５２を回転させて柱状シリカガラス材である被加工物５４の中心軸に沿って穴開けを行う。このとき、姿勢検出装置５５により検出された姿勢情報に基づいて、圧電アクチュエータを駆動させて深穴加工工具５２の姿勢を制御している。

また、従来の柱状シリカガラス材の深穴加工装置の他の例として、深穴加工工具の姿勢を検出し、その検出結果に応じて深穴加工工具を誘導軸線に沿って誘導する機構を備えたものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−２４６５９３号公報 特開２００３−１５９６０７号公報

ところが、上記特許文献１および特許文献２に開示された従来の加工装置では、位置検出手段として固定位置からレーザなどを使用して検出しているので、遠い位置では誤差が生じ易い。したがって、柱状シリカガラス材に一度に長い穿孔を形成するのが難しかった。

本発明の目的は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、柱状シリカガラス材の中心軸に沿って真直度が高く、且つ長い穿孔を一度に形成することができる柱状シリカガラス材の深穴加工装置及び加工方法を提供することにある。

上記課題を解決することができる本発明に係る柱状シリカガラス材の深穴加工装置は、先端部に研削用砥石を有する磁性金属製の研削部を有した棒状のツールを備え、前記ツールを回転させながら前記研削用砥石により柱状シリカガラス材の中心軸に沿って穿孔を形成する柱状シリカガラス材の深穴加工装置であって、
前記柱状シリカガラス材における前記研削部の径方向の位置を検出するための研削部位置検出手段と、前記研削部位置検出手段により検出された研削部位置情報に基づき前記研削部の位置を補正する研削部位置補正手段と、を備え、前記研削部位置検出手段及び前記研削部位置補正手段は、前記研削部とともに移動することを特徴としている。

このように構成された柱状シリカガラス材の深穴加工装置によれば、ツールの研削用砥石が押圧されながら柱状シリカガラス材の中心軸に沿って穿孔を形成していく際に、研削部位置検出手段により研削部の径方向の位置が検出される。このとき、例えば、研削部の径方向に位置ずれを生じていると、研削部と一緒に移動している研削部位置検出手段により検出された研削部位置情報に基づいて、同じく研削部と一緒に移動している研削部位置補正手段が作動して研削部の位置を中心軸上に補正する。これにより、研削部は真直度を保ちながら柱状シリカガラス材の中心軸に沿って長い穿孔を一度に形成できる。

また、本発明に係る柱状シリカガラス材の深穴加工装置は、前記研削部位置補正手段が前記研削部を磁気的に吸引可能な磁力発生部材であることが好ましい。

このように構成された柱状シリカガラス材の深穴加工装置によれば、研削部の径方向に位置ずれを生じている際に磁力発生部材により研削部を磁気的に吸引して位置を中心軸上に補正する。これにより、簡単な構造で研削部の位置を補正することができる。

上記課題を解決することができる本発明に係る柱状シリカガラス材の加工方法は、磁性金属製の研削部を有したツールを回転させながら前記研削部先端の研削用砥石により柱状シリカガラス材の中心軸に沿って穿孔を形成する柱状シリカガラス材の加工方法であって、
前記柱状シリカガラス材における前記研削部の径方向の位置を研削部位置検出手段により検出し、該検出された前記研削部の位置情報に基づき前記研削部の位置を研削部位置補正手段により補正し、前記研削部位置検出手段及び前記研削部位置補正手段を前記研削部とともに移動させながら穿孔を形成することを特徴としている。

このように構成された柱状シリカガラス材の加工方法によれば、ツールの研削用砥石が押圧されながら柱状シリカガラス材の中心軸に沿って穿孔を形成していく際に、研削部位置検出手段により研削部の径方向の位置が検出される。このとき、例えば、研削部の径方向に位置ずれを生じていると、研削部と一緒に移動している研削部位置検出手段により研削部の位置情報が検出され、この位置情報に基づいて、同じく研削部と一緒に移動している研削部位置補正手段が作動して研削部の位置を中心軸上に補正する。これにより、研削部は真直度を保ちながら柱状シリカガラス材の中心軸に沿って長い穿孔を一度に形成できる。

本発明に係る柱状シリカガラス材の深穴加工装置及び加工方法によれば、柱状シリカガラス材の中心軸に沿って真直度が高く、且つ長い穿孔を一度に形成することができる。

本発明に係る柱状シリカガラス材の深穴加工装置を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 従来の加工装置の概略図である。

以下、図を参照して本発明の複数の好適な一実施形態を説明する。

図１及び２に示すように、本実施形態の柱状シリカガラス材の深穴加工装置１０は、研削用砥石１２を有する磁性金属製の研削部を有した棒状のツール１１と、ツール１１に接続されたスピンドルであるツール駆動部１３とを備えている。また、ツール駆動部１３を支持する支持台１４を備えている。また、柱状シリカガラス材であるシリカガラス母材１も不図示の母材支持台によって支持されている。さらに、研削部位置検出手段である複数の位置センサ１６と、研削部位置補正手段である磁力発生部材１７とを備えている。

ツール１１は、回転自在にツール駆動部１３によって支持されており、ツール１１は、シリカガラス母材１の中心軸Ｃ１に沿って矢印方向に移動する。

図１に示すように、柱状シリカガラス材の深穴加工装置１０は、シリカガラス母材１の中央部に不図示のコアを挿入させるための穿孔２を形成する。シリカガラス母材１は、例えば１２００ｍｍの長さ寸法Ｌ１を有し、例えば１１０ｍｍの外径寸法Ｄ１を有する。穿孔２は、例えば３０ｍｍの内径寸法Ｄ２に形成される。

ツール１１は、丸棒状に形成されており、その先端部に研削用砥石１２を装着している。研削用砥石１２は、ダイヤモンド砥石であり予め定められた外径寸法Ｄ３を有する。ツール１１は、その基端部にツール駆動部１３を接続している。

ツール駆動部１３は、ツール１１を中心軸Ｃ１に沿って押圧する押圧機能を有するとともに、ツール１１を回転させる機能を有する。母材クランプ１９は、穿孔２を形成する際のシリカガラス母材１の両端を把持する。

位置センサ１６は、支持台１４の先端部に配置されている。位置センサ１６は、シリカガラス母材１に非接触でセンサベース２０上にそれぞれ実装されている。

位置センサ１６は、ツール１１の中心軸Ｃ１の位置を常時検出しており、ツール１１の中心軸Ｃ１が予め定められた位置からずれた際に、そのずれ方向に応じた電気信号であるずれ方向信号と、ずれ量に応じた電気信号であるずれ量信号とを不図示の制御部に転送する。位置センサ１６は、Ｘ線透視方式、超音波方式、静電容量方式等を適用することができる。なお、シリカガラス母材１の周囲に、例えば、マッチングオイル等を使うことにより光学的な位置検出を行うこともできる。

磁力発生部材１７は、支持台１４の先端部付近に配置されており、ツール１１の中心軸Ｃ１に対して磁気的に安定したつり合い位置に配置されている。
また、磁力発生部材１７は、例えば、電磁石であり、シリカガラス母材１に非接触で非磁性部材のマグネットベース２２上にそれぞれ固定されている。

図２に示すように、位置センサ１６は、ツール１１の外周の円周方向に９０度の略等間隔で４個配置されている。磁力発生部材１７は、位置センサ１６と同位相であって、ツール１１の外周の円周方向に９０度の略等間隔で４個配置されている。なお、このように同位相であった方が制御をし易いが、必須ではない。また、磁力発生部材１７は、複数個をツール１１の円周方向に略等間隔に配置してもよい。

磁力発生部材１７は、ツール１１の中心軸Ｃ１が予め定められた位置からずれた際に、位置センサ１６が転送したずれ方向信号およびずれ量信号に基づいて磁力を制御する。
具体的には、ツール１１のずれ方向側に配置されている磁力発生部材１７の磁力よりも反ずれ方向側に配置されている磁力発生部材１７の磁力を強くして、ツール１１を反ずれ方向に引き寄せる。このとき、引き寄せ量は、位置センサ１６が転送したずれ量信号を演算処理することにより算出される。これにより、ツール１１を磁気的に吸引移動させてツール１１の位置を予め定められた中心位置に補正制御する。

このように、シリカガラス母材１の中心軸に沿って穿孔２を形成していく際に、ツール１１の位置を磁力により補正して、ツール１１の真直度を保ちながら長い穿孔２を一度に形成する。

以上説明したように、本実施形態に係る柱状シリカガラス材の深穴加工装置１０及び加工方法は、ツール１１の研削用砥石１２がシリカガラス母材１に押圧されながら柱状シリカガラス材の中心軸に沿って穿孔２を形成していく際に、ツール１１と一緒に移動している位置センサ１６によりツール１１の径方向の位置が検出される。このとき、ツール１１の径方向に位置ずれを生じている場合、検出されたツール１１の位置情報に基づいて、同じくツール１１と一緒に移動している磁力発生部材１７の磁力を制御してツール１１を磁気的に吸引移動させてツール１１の位置を中心軸上に補正する。したがって、ツール１１は真直度を保ちながらシリカガラス母材１の中心軸に沿って長い穿孔２を一度に形成することができる。これにより、シリカガラス母材１は、真直度の保たれた長い穿孔２が形成され、この穿孔２にコア部材を挿入することで、より高精度な光ファイバを得ることができる。

また、柱状シリカガラス材の深穴加工装置１０は、ツール１１に位置ずれを生じている際に、磁力発生部材１７によりツール１１を磁気的に吸引して位置を補正するため、簡単な構造でツール１１の位置を中心軸上に補正することができる。

また、上述した実施形態では磁力発生部材１７が電磁石であったが、電磁石に代えて永久磁石を適用することも可能である。この場合、電磁石への電流供給を行うことがなくなるので、回路構成を簡略化することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１ シリカガラス母材（柱状シリカガラス体）
１０ 深穴加工装置
１１ ツール
１２ 研削用砥石
１６ 位置センサ（研削部位置検出手段）
１７ 磁力発生部材（研削部位置補正手段）

Claims (3)

1. 先端部に研削用砥石を有する磁性金属製の研削部を有した棒状のツールを備え、前記ツールを回転させながら前記研削用砥石により柱状シリカガラス材の中心軸に沿って穿孔を形成する柱状シリカガラス材の深穴加工装置であって、
   前記柱状シリカガラス材における前記研削部の径方向の位置を検出するための研削部位置検出手段と、
   前記研削部位置検出手段により検出された研削部位置情報に基づき前記研削部の位置を補正する研削部位置補正手段と、を備え、
   前記研削部位置検出手段及び前記研削部位置補正手段は、前記研削部とともに移動することを特徴とする柱状シリカガラス材の深穴加工装置。
2. 前記研削部位置補正手段は、前記研削部を磁気的に吸引可能な磁力発生部材であることを特徴とする請求項１記載の柱状シリカガラス材の深穴加工装置。
3. 磁性金属製の研削部を有したツールを回転させながら前記研削部先端の研削用砥石により柱状シリカガラス材の中心軸に沿って穿孔を形成する柱状シリカガラス材の加工方法であって、
   前記柱状シリカガラス材における前記研削部の径方向の位置を研削部位置検出手段により検出し、
   該検出された前記研削部の位置情報に基づき前記研削部の位置を研削部位置補正手段により補正し、
   前記研削部位置検出手段及び前記研削部位置補正手段を前記研削部とともに移動させながら穿孔を形成することを特徴とする柱状シリカガラス材の加工方法。
   
   

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