JP2021154403A - 光ファイバフェルールの端面研磨装置 - Google Patents

光ファイバフェルールの端面研磨装置 Download PDF

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Abstract

【課題】光ファイバフェルール端面の研磨を自動化する際、研磨盤の交換を低コスト且つ短時間で簡便に行うことができる光ファイバフェルールの端面研磨装置を提供する。【解決手段】光ファイバフェルール2が着脱自在に取り付けられる研磨用ホルダー3を保持又は解放する保持手段4と、保持手段4に保持された研磨用ホルダー3の下方に配設され研磨盤6が交換自在に設置されるターンテーブル5と、ターンテーブル5に設置された研磨盤6によって研磨用ホルダー3に取り付けられた光ファイバフェルール2の端面を研磨するためターンテーブル5を自転及び公転させる回転手段7と、回転手段7による研磨終了後、回転手段7を作動させてターンテーブル5を予め定められた所定の公転位置に移動させる制御手段8と、を備えている。【選択図】図3

Description

本発明は、光ファイバフェルールの端面を研磨する光ファイバフェルールの端面研磨装置に関する。
光ファイバ同士の接続部分において、光接続ロスを少なく伝送するためには、光ファイバの端面を研磨する必要がある。通常、接続される双方の光ファイバの先端部分は、ガラス製の光ファイバがセラミックや樹脂製等のフェルールによって覆われた状態となっており、光ファイバの端面をフェルールの端面と共に研磨することで、接続部同士を突き当てた際に光ファイバ同士が隙間無く当接され、光接続ロスを少なく伝送するようにしている。
光ファイバフェルールの端面を研磨する装置として、特許文献1に記載されたものが知られている。文献1の光ファイバフェルールの端面研磨装置は、光ファイバフェルールが着脱自在に取り付けられる板状の研磨用ホルダーと、研磨用ホルダーを略水平に保持解放する保持手段と、保持手段に保持された研磨用ホルダーの下方に光ファイバフェルールの端面と対向するように配設されたターンテーブルと、ターンテーブルに交換自在に設置された研磨盤と、研磨盤によって光ファイバフェルールの端面を研磨すべくターンテーブルを自転及び公転させる回転手段とを備えている。
文献1の光ファイバフェルールの端面研磨装置によれば、ターンテーブルを自転及び公転させることで、ターンテーブルに設置された研磨盤が自転と公転とが組み合わさった複合円運動し、複合円運動する研磨盤によって、研磨用ホルダーに装着された光ファイバフェルールの端面が、適切に精度よく研磨される。
特開2018−122424号公報 特開2008−62376号公報
ところで、光ファイバフェルールの端面を研磨する際、ターンテーブル上の研磨盤を粗いものから細かいものに適宜交換し、粗研磨、中研磨、仕上げ研磨のように、段階的な研磨を行っている。研磨盤を交換するには、使用後の研磨盤をターンテーブルから取り外し、新たな研磨盤をターンテーブルに取り付けるという作業が必要になるところ、光ファイバフェルール端面の研磨の自動化の一環として、研磨盤の交換作業を自動化したいという要請がある。
ここで、研磨盤が設置されるターンテーブルは、自転に加えて公転し、停止時に常に同じ公転位置で停止するとは限らない。このため、ターンテーブル上の研磨盤を自動交換するには、停止したターンテーブルの公転位置に合わせて多軸ロボット等のハンドを移動させる必要がある。かかる作業は、例えば、カメラ付きの多軸ロボットを用い、カメラでターンテーブルの停止時の公転位置を検出し、その位置に多軸ロボットのハンドを移動させ、ターンテーブル上の研磨盤をピックアップして交換することが考えられる(特許文献2参照)。
しかし、カメラ付きの多軸ロボットを用いてハンドの位置を制御するシステムは高価であり、コストが嵩む。また、カメラによってターンテーブルの公転位置を検出するには、ターンテーブルの上方からカメラでターンテーブルを撮影することになるが、研磨直後のターンテーブルの上方は光ファイバフェルールが装着された研磨用ホルダーによって覆われた状態となっている。このため、研磨用ホルダーを取り外した後でなければターンテーブルの公転位置をカメラで検出できず、研磨盤交換のタクトタイムが嵩んでしまう。
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、光ファイバフェルール端面の研磨を自動化する際、研磨盤の交換を低コスト且つ短時間で簡便に行うことができる光ファイバフェルールの端面研磨装置を提供することにある。
上記目的を達成すべく創案された本発明によれば、光ファイバフェルールが着脱自在に取り付けられる研磨用ホルダーを保持又は解放する保持手段と、保持手段に保持された研磨用ホルダーの下方に配設され、研磨盤が交換自在に設置されるターンテーブルと、ターンテーブルに設置された研磨盤によって研磨用ホルダーに取り付けられた光ファイバフェルールの端面を研磨するため、ターンテーブルを自転及び公転させる回転手段と、回転手段による研磨終了後、回転手段を作動させてターンテーブルを予め定められた所定の公転位置に移動させる制御手段と、を備えたことを特徴とする光ファイバフェルールの端面研磨装置が提供される。
本発明に係る光ファイバフェルールの端面研磨装置においては、保持手段に保持された研磨用ホルダーとターンテーブルとを相対的に近接離間移動させることで、研磨用ホルダーに装着された光ファイバフェルールの端面とターンテーブルに設置された研磨盤とを接触離間させる移動手段を備えていてもよい。
本発明に係る光ファイバフェルールの端面研磨装置においては、制御手段が、回転手段による研磨終了後、移動手段によって光ファイバフェルールの端面と研磨盤とを離間させ、その状態で、ターンテーブルを予め定められた所定の公転位置に移動させる機能を有していてもよい。
本発明に係る光ファイバフェルールの端面研磨装置においては、回転手段が、ターンテーブルの所定の公転位置を定めるための公転位置基準部を有し、制御手段が、公転位置基準部を検出する公転センサを有していてもよい。
本発明に係る光ファイバフェルールの端面研磨装置においては、公転位置基準部が、凸部または凹部であり、公転センサが、公転センサと公転位置基準部を成す凸部または凹部とのギャップを検出する非接触型近接センサであってもよい。
本発明に係る光ファイバフェルールの端面研磨装置においては、回転手段が、ターンテーブルを公転させる公転機構と、公転機構によるターンテーブルの公転とは切り離してターンテーブルを自転させる自転機構とを有していてもよい。
本発明に係る光ファイバフェルールの端面研磨装置においては、制御手段が、回転手段による研磨終了後、公転機構によってターンテーブルを公転させて所定の公転位置に移動させ、自転機構によってターンテーブルを自転させて所定の自転位置に移動させる機能を有していてもよい。
本発明に係る光ファイバフェルールの端面研磨装置においては、回転手段が、ターンテーブルの所定の自転位置を定めるための自転位置基準部を複数有し、制御手段が、自転位置基準部を検出する自転センサを有していてもよい。
本発明に係る光ファイバフェルールの端面研磨装置においては、自転位置基準部が、凸部または凹部であり、自転センサが、自転センサと自転位置基準部を成す凸部または凹部とのギャップを検出する非接触型近接センサであってもよい。
本発明に係る光ファイバフェルールの端面研磨装置によれば、次のような効果を発揮できる。
(1)研磨終了後、ターンテーブルが制御手段によって予め定められた所定の公転位置に移動されるので、ターンテーブル上の研磨盤の公転位置が一意に定まる。よって、一定の位置に移動するハンドを備えた単軸ロボット等を用いて研磨盤の交換作業を行うことができ、高価なカメラ付き多軸ロボット等を用いる必要はなく、低コストで簡便に研磨盤を交換できる。
(2)研磨終了後、ターンテーブルを予め定められた所定の公転位置に移動させる動作は、回転手段を作動させて行っているので、ターンテーブルの上方が、光ファイバフェルールが装着された研磨用ホルダーによって覆われている状態でも行える。よって、研磨用ホルダーを取り外してターンテーブルの公転位置を確認する必要があるカメラ付き多軸ロボット等を用いる場合と比べて、研磨盤の交換作業を短時間で行える。
本発明の一実施形態に係る光ファイバフェルールの端面研磨装置に研磨用ホルダーが保持された状態を示す斜視図である。 図1の端面研磨装置から研磨用ホルダーを取り外した状態を示す斜視図である。 図1の端面研磨装置の縦断面図である。 ターンテーブルを自転及び公転させる回転手段としての公転機構、自転機構、公転位置基準部、公転センサ、自転位置基準部、自転センサを示す斜視断面図である。 (a)はターンテーブル上の研磨盤が下降して研磨用ホルダーに装着された光ファイバフェルールの端面から離間した状態を示す部分側断面図、(b)はターンテーブル上の研磨盤が上昇して研磨用ホルダーに装着された光ファイバフェルールの端面に接触した状態を示す部分側断面図である。 (a)はターンテーブルの自転を示す説明図、(b)はターンテーブルの公転を示す説明図、(c)は自転と公転とが組み合わさった複合円運動を示す説明図である。 研磨盤およびターンテーブルの第1変形例を示す説明図であり、(a)は研磨盤の側断面図、(b)は研磨盤がターンテーブルに設置された側断面図、(c)は研磨盤及びターンテーブルを分解した側断面図である。 (a)は研磨盤の第2変形例を示す側断面図、(b)は研磨盤の第3変形例を示す側断面図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。係る実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
(光ファイバフェルールの端面研磨装置の概要)
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る光ファイバフェルールの端面研磨装置1(以下、端面研磨装置とも言う)は、光ファイバフェルールが着脱自在に取り付けられる研磨用ホルダー3を保持又は解放する保持手段4を備えている。保持手段4に保持される研磨用ホルダー3には、光ファイバフェルールを固定又は解放する光ファイバフェルール固定治具2aが設けられている。この端面研磨装置1は、図2に示すように、保持手段4に保持された研磨用ホルダー3の下方にターンテーブル5を備えている。ターンテーブル5の上面には、研磨盤6が交換自在に設置されるようになっている。
また、端面研磨装置1は、図3に示すように、ターンテーブル5の下方に、ターンテーブル5を自転及び公転させる回転手段7を備えている。回転手段7によってターンテーブル5が自転及び公転されることで、ターンテーブル5上に設置された研磨盤6が、研磨用ホルダー3に取り付けられた光ファイバフェルール2の端面を研磨する。また、端面研磨装置1は、図4に示すように、回転手段7による研磨終了後、回転手段7を作動させてターンテーブル5を少なくとも予め定められた所定の公転位置に移動させる制御手段8を備えている。
更に、端面研磨装置1は、図3、図5(a)、図5(b)に示すように、保持手段4に保持された研磨用ホルダー3に対してターンテーブル5を相対的に近接離間移動させる移動手段9を備えている。移動手段9は、ターンテーブル5を昇降させることで、ターンテーブル5に設置された研磨盤6を、研磨用ホルダー3に固定治具2aによって固定された光ファイバフェルール2の端面(下面)に、接触離間させる。制御手段8は、図5(b)に示すように、研磨盤6を光ファイバフェルール2の端面に接触させた状態で回転手段7を作動させ、これにより光ファイバフェルール2の端面が研磨され、その研磨盤6による研磨が終了した後、図3に示す移動手段9によってターンテーブル5を下降させることで、図5(a)に示すように、研磨盤6を光ファイバフェルール2の端面から離間させ、その状態で、回転手段7を作動させてターンテーブル5を予め定められた所定の公転位置に移動させる機能を有している。
以下、端面研磨装置1の各構成要素について説明する。
(保持手段4)
図1、図2に示すように、端面研磨装置1のフレームの一部を成すベース板10の上面には、研磨用ホルダー3を保持又は解放する保持手段4が設けられている。保持手段4に保持される研磨用ホルダー3は、板体からなり、図3に示すように、複数の光ファイバフェルール2が、固定治具2aによって研磨すべき端面を下向きとして、着脱自在に取り付けられている。光ファイバフェルール2は、本実施形態では、図1に示すように、固定治具2aによって周方向に間隔を隔てて円状に配置されているが、円状配置に限られるものではない。
図1〜図3に示すように保持手段4は、端面研磨装置1のベース板10の上面の四隅に立設された4本の柱体4aと、柱体4aに設けられ研磨用ホルダー3の四隅が載せられる載置台4bと、載置台4bに載せられた研磨用ホルダー3を上方から押さえるレバー4cとを有する。レバー4cは、エア圧等によって上下に回動し、下方に回動したとき研磨用ホルダー3を載置台4bに押さえ付けて保持し(図1参照)、上方に回動したとき研磨用ホルダー3を解放する(図2参照)。解放された研磨用ホルダー3は、上方に取り外すことができる。
(ターンテーブル5)
図3に示すように、保持手段4により保持された研磨用ホルダー3の下方には、研磨用ホルダー3に固定治具2aによって取り付けられた光ファイバフェルール2の端面と対向するように、ターンテーブル5が配設されている。ターンテーブル5は、図2に示すように略円板状に形成されており、図3に示すように端面研磨装置1のベース板10の上面に配置されたスラストリング11の上に略水平に載置されている。
図3に示すように、スラストリング11は、ターンテーブル5の下面外周部を平面でリング状に支持し、移動手段9によって昇降されるようになっている。スラストリング11は、移動手段に9よって上昇されて図5(b)に示すように研磨盤6が光ファイバフェルール2の端面に押し付けられた状態で、図3に示す回転手段7によってターンテーブル5が自転及び公転された際、ターンテーブル5の下面との摺動を許容する。かかるスラストリング11によって、研磨盤6の光ファイバフェルール2の端面への押付力を確保しつつ、ターンテーブル5の自転及び公転が許容されることになる。
図3に示すように、ターンテーブル5の上面には、研磨盤6を交換可能に設置するため、円状の凹部5aが形成されている。凹部5aの周囲には、研磨盤6に供給された水や研磨剤が研磨中に遠心力によって外方に飛び散らないようにキャッチするため、壁5bがリング状に形成されている。
(研磨盤6)
図5(a)に示すように、ターンテーブル5の凹部5aには、研磨盤6が交換自在に設置されている。研磨盤6は、凹部5aに合わせて薄い円板状に形成されたパッド6aと、パッド6aの上面に装着された研磨用フィルム6bとを有し、凹部5aに上方から交換自在に設置されている。
パッド6aの材質には、例えば、ゴムや樹脂等の弾性材が用いられてもよい。これにより、図5(b)に示すように、ターンテーブル5が移動手段9(図3参照)によって上昇されて研磨用フィルム6bが光ファイバフェルール2の端面2aに押し付けられたとき、パッド6aが僅かに撓み、撓んだパッド6aの反力で研磨用フィルム6bが光ファイバフェルール2の端面2aに押し付けられ、球面研磨が可能となる。
研磨用フィルム6bは、光ファイバフェルール2の端面を実質的に研磨するものであり、研磨のための粒子が粗いものから細かいものまで複数種類用意されている。それらを切り替えて用いることで、光ファイバフェルール2の端面を粗研磨、中研磨、仕上げ研磨のように、段階的に研磨することができる。
(回転手段7)
図3に示すように、ターンテーブル5の下方には、ターンテーブル5を自転及び公転させる回転手段7が配設されている。回転手段7は、ターンテーブル5を公転させる公転機構12と、公転機構12によるターンテーブル5の公転とは切り離してターンテーブル5を自転させる自転機構13とを有している。
(公転機構12)
図3、図4に示すように、公転機構12は、端面研磨装置1のベース板10の下面に取り付けられた公転モーター12aと、公転モーター12aから上方に延出された公転出力シャフト12bと、公転出力シャフト12bに水平に取り付けられた公転偏心アーム12cと、公転偏心アーム12cに上方に延出して取り付けられた公転駆動シャフト12dとを備えている。
公転駆動シャフト12dは、図3に示すように、ターンテーブル5の下面に形成された円穴5cに、軸方向摺動自在且つ周方向回転自在に差し込まれている。ターンテーブル5の円穴5cの位置すなわち公転駆動シャフト12dの位置は、上方から見て、円状のターンテーブル5の中心に一致されている。
(自転機構13)
図3、図4に示すように、自転機構13は、公転モーター12aに隣接してベース板10の下面に取り付けられた自転モーター13aと、自転モーター13aから上方に延出された自転出力シャフト13bと、自転出力シャフト13bの上部に取り付けられたピニオンギヤ13cと、ピニオンギヤ13cと噛み合う自転ギヤ13dとを備えている。自転ギヤ13dは、図3に示すように、ベース板10に形成された凹部10aに回転自在に装着されている。
図4に示すように、自転ギヤ13dは、リング状に形成されており、リング外周部にピニオンギヤ13cと噛み合う外歯ギヤが形成され、リング内方に公転出力シャフト12bに取り付けられた公転偏心アーム12cがその回転を許容するように収容されている。自転ギヤ13dの中心は、図3に示すように、公転出力シャフト12bの中心に一致されている。
また、図3、図4に示すように、自転機構13は、自転ギヤ13dに上方に延出して回転自在に取り付けられたピン13eと、ピン13eの上部に水平に取り付けられた自転偏心アーム13fと、自転偏心アーム13fに上方に延出して取り付けられた自転駆動シャフト13gとを備えている。ピン13eは、本実施形態では自転ギヤ13dの上面に周方向に等間隔を隔てて3本設けられているが、1本でも2本でも、4本以上でも構わない。
自転駆動シャフト13gは、図3に示すように、ターンテーブル5の下面に形成された円穴5dに、軸方向摺動自在且つ周方向回転自在に差し込まれている。図4に示すように、自転偏心アーム13fの自転駆動シャフト13gとピン13eとの間隔と、公転偏心アーム12cの公転駆動シャフト12dと公転出力シャフト12bとの間隔とは、同寸法となっている。
(ターンテーブル5の自転および公転)
図3、図4を用いて説明した自転機構13によれば、自転モーター13aを駆動すると、ピニオンギヤ13cによって自転ギヤ13dが公転出力シャフト12bを中心に回転(自転)し、図6(a)に示すように、ターンテーブル5が自転する。自転とは、ターンテーブル5がそのままの位置でターンテーブル5の中心軸に対してターンテーブル5自体が回転することをいう。
図3、図4に示す公転モーター12aを駆動すると、公転駆動シャフト12dが公転出力シャフト12bを中心に回転(公転)し、図6(b)に示すように、ターンテーブル5が公転する。公転とは、ターンテーブル5全体が所定の半径(オフセット)を持って回転することを言う。オフセットの寸法は、図4に示すように、自転偏心アーム13fの自転駆動シャフト13gとピン13eとの間隔、これと等しい公転偏心アーム12cの公転駆動シャフト12dと公転出力シャフト12bとの間隔となる。
自転と公転との回転数比は、例えば、「自転:公転=1:100」程度となるように、自転モーター13aおよび公転モーター12aが制御手段8によって制御され、ターンテーブル5は、1回自転する間に100回程度公転する。これにより、図6(c)に示すように、ターンテーブル5上の一点は、自転と公転とが組み合わさった複合円運動する。なお、図6(a)の自転方向と図6(b)の公転方向とが逆方向となっているが、同方向でも構わない。
(制御手段8)
図4に示すように、端面研装置1は、回転手段7を構成する公転機構12および自転機構13によってターンテーブル5を公転および自転させて光ファイバフェルール2の端面を研磨した後、ターンテーブル5を少なくとも予め定められた所定の公転位置に移動させるための制御手段8を備えている。すなわち、ターンテーブル5を公転させる公転機構12は、ターンテーブル5の所定の公転位置を定めるための公転位置基準部12eを有し、制御手段8は、公転位置基準部12eを検出する公転センサ8aを有する。
図4に示すように、公転位置基準部12eは、公転偏心アーム12cの下面に設けられた凸部(凹部でもよい)であり、公転センサ8aは、公転センサ8aと公転位置基準部12eを成す凸部(または凹部)とのギャップを検出する非接触型近接センサである。公転センサ8aに非接触型近接センサを用いることで、回転手段7を構成する自転ギヤ13d等にグリスやオイルが存在する状況でも、適切に公転位置基準部12e(凸部)を検出できる。
図4に示す公転センサ8aとしての非接触型近接センサには、被検知対象である公転偏心アーム12cの凸部(公転位置基準部12e)が金属であるため、誘導型近接センサが用いられる。誘導型近接センサは、センサに設けられた検出コイルに交流磁界を発生させて、被検知対象となる金属に発生した渦電流によるインピーダンスの変化を検出するものである。かかる公転センサ8aは、公転偏心アーム12cの下方に位置してベース板10に取り付けられており、制御手段8の主要部を成す制御部8b(コンピュータ等)に接続されている。
図4に示すように、制御部8bは、公転モーター12aに接続されており、公転センサ8aが公転位置基準部12eを検出した位置に基づいて公転モーター12aの公転出力シャフト12bの回転角度を制御し、ターンテーブル5を所定の公転位置に移動させる機能を有する。公転モーター12aは、ブラシレスモーターであり、回転中のパルスをカウントすることで公転出力シャフト12bの回転角度を精度よく制御でき、ターンテーブル5を精度よく所定の公転位置に移動できる。
また、制御手段8は、回転手段7(公転機構12、自転機構13)による研磨終了後、ターンテーブル5を予め定められた所定の自転位置に移動させる機能も有する。すなわち、図4に示すように、ターンテーブル5を自転させる自転機構13には、ターンテーブル5の所定の自転位置を定めるための自転位置基準部13hが複数(例えば120度間隔で3箇所)備えられており、制御手段8は、自転位置基準部13hを検出する自転センサ8cを有する。
図4に示すように、自転位置基準部13hは、自転ギヤ13dの下面に設けられた凹部(凸部でもよい)であり、自転センサ8cは、自転センサ8cと自転位置基準部13hを成す凹部(または凸部)とのギャップを検出する非接触型近接センサである。自転センサ8cに非接触型近接センサを用いることで、回転手段7を構成する自転ギヤ13d等にグリスやオイルが存在する状況でも、適切に自転位置基準部13h(凹部)を検出できる。
図4に示す自転センサ8cとしての非接触型近接センサには、被検知対象である自転ギヤ13dの凹部(自転位置基準部13h)が金属であるため、公転センサ8aと同様に誘導型近接センサが用いられる。かかる自転センサ8cは、自転ギヤ13dの下方に位置してベース板10に取り付けられており、制御部8b(コンピュータ等)に接続されている。
図4に示すように、制御部8bは、自転モーター13aに接続されており、自転センサ8cが自転位置基準部13hを検出した位置に基づいて自転モーター13aの自転出力シャフト13bの回転角度を制御し、ターンテーブル5を所定の自転位置に移動させる機能を有する。自転モーター13aは、ブラシレスモーターであり、回転中のパルスをカウントすることで自転出力シャフト13bの回転角度を精度よく制御でき、ターンテーブル5を精度よく所定の自転位置に移動できる。
(移動手段9)
図3に示すように、端面研磨装置1は、ターンテーブル5を昇降させる移動手段9を備えている。移動手段9は、ターンテーブル5を昇降させることで、ターンテーブル5に設置された研磨盤6を、保持手段4に保持された研磨用ホルダー3に固定治具2aによって装着された光ファイバフェルール2の端面に、接触離間させるものである。
図3に示すように、移動手段は9、端面研磨装置1のベース板10の下面にロッド15を介して吊り下げられた支持板16と、支持板16に取り付けられたエアシリンダ17と、エアシリンダ17内のピストン18に連結部材19を介して接続された昇降板20と、昇降板20に上方に延出して取り付けられたシャフト21と、シャフト21の上端に取り付けられたスラストリング11とを備えている。シャフト21は、ベース板10に形成された穴にブッシュ22を介して挿通されており、ブッシュ22によって上下方向に円滑にガイドされる。スラストリング11の上面には、既述したようにターンテーブル5が載置されている。
図3に示すように、エアシリンダ18にエア圧が供給されていない状態では、スラストリング11の下面がベース板10の上面に着座し、スラストリング11に載置されたターンテーブル5上の研磨盤6が、保持手段4に保持された研磨用ホルダー3に固定治具2aより取り付けられた光ファイバフェルール2の端面から離間している(図5(a)参照)。エアシリンダ17に所定のエア圧を供給すると、ピストン18、連結部材19、昇降板20およびシャフト21が上昇し、スラストリング11がベース板10から上方に離間し、スラストリング11に載置されたターンテーブル5上の研磨盤6が、保持手段4に保持された研磨用ホルダー3に取り付けられた光ファイバフェルール2の端面に押し付けられる(図5(b)参照)。
図3に示すエアシリンダ17は、図示しないエアポンプからエアが供給され、可変レギュレーターによって内圧が制御されるようになっている。制御部8bによって可変レギュレーターを制御してエアシリンダの内圧を解放すると、図3に示すように、重力の作用によってスラストリング11がベース板10に着座し、研磨盤6が光ファイバフェルール2の端面から離間した状態となる。この状態からエアシリンダ17に所定の内圧を供給すると、スラストリング11がベース板10から上方に移動し、研磨盤6が光ファイバフェルール2の端面に押し付けられる。研磨盤6の光ファイバフェルール2の端面への押付力は、制御部8bがエアシリンダ17の内圧を制御することで、調節できる。
図3に示す制御部8bは、回転手段7を成す公転機構12および自転機構13によってターンテーブル5を公転および自転させて光ファイバフェルール2の端面を研磨した後、エアシリンダ17の内圧を解放することで図5(a)に示すように研磨盤6を光ファイバフェルール2の端面から下方に離間させ、その状態で、公転機構12によってターンテーブル5を予め定められた所定の公転位置に移動させ、自転機構13によってターンテーブル5を予め定められた所定の自転位置に移動させる機能を有している。公転機構12によるターンテーブル5の所定の公転位置への移動と、自転機構13によるターンテーブル5の所定の自転位置への移動は、同時に行ってもよく、何れか一方を先に他方を後に行ってもよい。
(作用・効果)
以上の構成からなる本実施形態に係る光ファイバフェルール2の端面研磨装置1によれば、次のような効果を発揮できる。
図3、図4に示す回転手段7(公転機構12、自転機構13)によってターンテーブル5を自転および公転させて光ファイバフェルール2の端面を研磨した後、制御手段8によってターンテーブル5が予め定められた所定の公転位置および自転位置に移動されるので、研磨終了後、ターンテーブル5上の研磨盤6の公転位置および自転位置が一意に定まる。よって、一定の位置に移動するハンドを備えた単軸ロボット等を用いてターンテーブル5の上方から研磨盤6の交換作業を行うことができ、高価なカメラ付き多軸ロボット等を用いる必要はなく、低コストで簡便に研磨盤6を交換できる。
詳しくは、本実施形態においては、図2に示すように、ターンテーブル5には、上方から単軸ロボット等のハンドの先端が差し入れられる窪部5eが120度間隔で3箇所形成されており、各窪部5eに差し入れられた3本のハンドが研磨盤6の外周部を挟み、各ハンドの先端の爪が研磨盤6の下面を支持することで、研磨盤6をターンテーブル5からピックアップして交換する。なお、窪部5eは180度間隔で2箇所、90度間隔で4箇所等でもよく、それに合わせてハンドの数を2本、4本等としてもよい。窪部5eの数を増やすことで研磨盤6を周方向にバランスよく保持できるが、コストとの兼ね合いを考慮すると窪部5eの数は3箇所が好ましい。また、窪部5eの数とハンドの数は一致している必要はなく、例えば、窪部5eの数をハンドの数の倍数としてもよい。この構成によれば、何れかの窪部5eの位置がハンドの位置と一致するようにターンテーブル5を予め定められた所定の自転位置に自転させる際、自転角度を削減できる等のメリットが得られる。
ターンテーブル5を予め定められた所定の公転位置および自転位置に移動させる動作は、図4に示すように、公転位置基準部(凸部)12eを検出した公転センサ8aの出力に基づいて制御部8bが公転モーター12aの公転出力シャフト12bの回転位相を制御し、自転位置基準部(凹部)13hを検出した自転センサ8cの出力値に基づいて制御部8bが自転モーター13aの自転出力シャフト13bの回転位相を制御して行っているので、図3に示すように、ターンテーブル5の上方が、光ファイバフェルール2が装着された研磨用ホルダー3によって覆われている状態でも行える。よって、研磨用ホルダー3を取り外して上方からターンテーブル5の公転位置を撮影する必要があるカメラ付き多軸ロボット等を用いる場合と比べて、研磨盤の交換作業を短時間で行える。
すなわち、従来のカメラ付き多軸ロボット等を用いる場合、研磨終了後、図3に示す研磨用ホルダー3を取り外した後、カメラで上方からターンテーブル5を撮影した後でなければ、多軸ロボット等のハンドを研磨終了後に任意の位置で停止したターンテーブル5の公転位置および自転位置に合わせて移動させることができないため、研磨用ホルダー3を取り外した後、カメラ撮影時間およびそれに基づいてハンドの位置をフィードバック制御するための時間を経た後、多軸ロボット等のハンドによる研磨盤6の交換作業が始まることになる。他方、本実施形態によれば、研磨終了後、ターンテーブル5の上方が研磨用ホルダー3によって覆われている状態でも、制御手段8が回転手段7を作動させることでターンテーブル5を予め定められた所定の公転位置及び自転位置に移動させることができるので、研磨用ホルダー3を取り外した後、直ちに単軸ロボット等のハンドを一定の位置に移動させることでターンテーブル5上の研磨盤6をピックアップして交換することができ、従来のカメラ付き多軸ロボット等を用いる場合と比べて、研磨盤6の交換作業を短時間で行える。
また、図5(b)に示すように、ターンテーブル5上の研磨盤6が、保持手段4に保持された研磨用ホルダー3に取り付けられた光ファイバフェルール2の端面に押し付けられた状態で、回転手段7(公転機構12、自転機構13)によってターンテーブル5を公転及び自転させて光ファイバフェルール2の端面を研磨した後、図3に示す移動手段9によってターンテーブル5が下降され、図5(a)に示すようにターンテーブル5上の研磨盤6が光ファイバフェルール2の端面から下方に離間された状態で、ターンテーブル5が制御手段8によって予め定められた所定の公転位置および自転位置に移動される。
このように、研磨終了後、研磨盤6を光ファイバフェルール2の端面から離間させた状態で、ターンテーブル5を予め定められた所定の公転位置および自転位置に移動させているので、この移動の際に、光ファイバフェルール2の端面が研磨盤6によって研磨されることはなく、通常の研磨以外の意図しない研磨を回避できる。なお、図3に示す移動手段9は、本実施形態のようにターンテーブル5を光ファイバフェルール2の端面に対して下方に離間させるのではなく、これとは逆に、光ファイバフェルール2の端面をターンテーブル5に対して上方に移動させるものでもよい。例えば、移動手段9は、ターンテーブル5を昇降させる機構を廃止し、代わりに柱体4aをベース板10に対して上下に移動させることで、柱体4aにレバー4cによって保持された研磨用ホルダー3をターンテーブル5に対して昇降させるものでもよい。
図4に示すように、回転手段7が、ターンテーブル5を公転させる公転機構12と、公転機構12によるターンテーブル5の公転とは切り離してターンテーブル5を自転させる自転機構13とを有し、制御手段8が、回転手段7による研磨終了後、公転機構12によってターンテーブル5を公転させて所定の公転位置に移動させ、自転機構13によってターンテーブル5を自転させて所定の自転位置に移動させる機能を有するので、ターンテーブル5の公転と自転とが例えばギヤ等で機械的に連動しているタイプと比べると、ターンテーブル5を短時間で所定の公転位置および自転位置に移動させることができ、研磨盤6を交換するためのタクトタイムを削減できる。
詳述すると、図6(a)に示すターンテーブル5の自転と図6(b)に示すターンテーブル5の公転の回転数比は「自転:公転=1:100」程度であるため、ターンテーブル5の公転と自転とが例えばギヤ等で機械的に連動しているタイプの場合、ターンテーブル5を所定の自転位置に移動させるためには、ターンテーブル5を100回程度公転させる必要があり、時間が掛かってしまう。他方、本実施形態においては、ターンテーブル5を公転させる公転機構12と、公転機構12によるターンテーブル5の公転とは切り離してターンテーブル5を自転させる自転機構13とを備えているので、ターンテーブル5を公転機構12によって約1回公転させることで所定の公転位置に移動でき、ターンテーブル5を自転機構13によって約1回自転させることで所定の自転位置に移動できる。この結果、ターンテーブル5を所定の公転位置および自転位置に移動させる時間を削減でき、研磨盤6を交換するためのタクトタイムを削減できる。
また、図3、図4に示すように、回転手段7が、公転機構12によるターンテーブル5の公転とは切り離してターンテーブル5を自転させる自転機構13を有しているので、所定の公転位置に移動されたターンテーブル5上の研磨盤6を単軸ロボット等のハンドを用いて次工程で用いる研磨盤6に交換した後、公転位置を保持したまま、自転機構13によってターンテーブル5を自転させつつ、ターンテーブル5上の研磨盤6の任意の箇所(中心以外の箇所)に研磨のための水や研磨剤等を、制御部8bによって作動が制御される自動供給機を用いて供給することで、水や研磨剤等を研磨盤6の上面にリング状に塗布でき、次工程での研磨が良好となる。
また、図4に示す自転ギヤ13dの下部に自転位置基準部13hとして形成された凹部は、自転ギヤ13dの周方向に間隔を隔てて複数(本実施形態では120度間隔で3箇所)設けられているので、研磨終了後にターンテーブル5を所定の自転位置に回転させる際の回転角度が、自転位置基準部が1箇所の場合よりも小さくなり、ターンテーブル5を短時間で所定の自転位置に移動できる。
(第1変形例)
図7は、研磨盤6xおよびターンテーブル5xの第1変形例を示す説明図である。図7(a)は研磨盤6xの側断面図、図7(b)は研磨盤6xがターンテーブル5xに設置された側断面図、図7(c)は研磨盤6x及びターンテーブル5xを分解した側断面図である。これら研磨盤6xおよびターンテーブル5xを備えた光ファイバフェルール2の端面研磨装置1は、研磨盤6xおよびターンテーブル5x以外の構成が、上述した実施形態と同様の構成となっている。
すなわち、図7(c)に示すように、公転モーター12aから上方に延出された公転出力シャフト12bには公転偏心アーム12cが水平に取り付けられ、公転偏心アーム12cには公転駆動シャフト12dが上方に延出して取り付けられている。公転駆動シャフト12dの上部は、ターンテーブル5xの下面の中心に形成された円穴51xに、軸方向摺動自在且つ周方向回転自在に差し込まれている。また、かかるターンテーブル5xの下面に形成された図示しない円孔に、図3に示す自転駆動シャフト13gが軸方向摺動自在且つ周方向回転自在に差し込まれている。
図7(c)に示すように、ターンテーブル5xには、研磨盤6xが交換自在に設置されている。研磨盤6xは、パッド保持トレイ61xと、パッド62xと、研磨用フィルム63xとを備えている。パッド保持トレイ61xは、ターンテーブル5xに交換自在に設置されている。パッド保持トレイ61xの下面には、ターンテーブル5xの上面に形成された複数の凸部52x、53xに、上方から着脱自在に嵌め込まれる凹部64x、65xが形成されている。凹部64x、65xが凸部52x、53xに嵌め込まれることで、パッド保持トレイ61xがターンテーブル5xと一体的に自転および公転する。
図7(c)に示すように、パッド保持トレイ61xの上面には、パッド62xを上方から着脱自在に設置するための凹部66xが形成されており、凹部66xの周囲には、研磨中に溢れた水や研磨剤Aをキャッチするための溝部67xが周方向に沿ってリング状に形成されている。凹部66xに設置されるパッド62xには、材質に例えばゴムや樹脂等の弾性材が用いられ、パッド62xの上面には、実質的に光ファイバフェルール2の端面を研磨する研磨用フィルム63xが装着されている。研磨用フィルム63xには、研磨作業の前に水や研磨材Aが供給される。この変形例においては、パッド保持トレイ61x、パッド62xおよび研磨用フィルム63xが、研磨盤6xを構成する。
図7(b)に示すように、ターンテーブル5xに研磨盤6xを取り付けた状態で、図3に示す光ファイバフェルール2の端面を研磨した後、図7(a)に示すように、パッド保持トレイ61x、パッド62xおよび研磨用フィルム63xが一体的に研磨盤6xとして前実施形態と同様に上方に取り外され、次工程で用いる研磨盤6x(パッド保持トレイ61x、パッド62xおよび研磨用フィルム63)に交換される。パッド62xをパッド保持トレイ61xから取り外すのではなく、パッド62xをパッド保持トレイ61xごとターンテーブル5xから取り外すので、パッド62xがパッド保持トレイ61xの凹部66xに水や研磨材Aによって張り付いた状態となっていても、研磨用フィルム63xが装着されたパッド62xをパッド保持トレイ61xごとターンテーブル5xから容易に取り外して交換できる。
(第2変形例)
図8(a)に、第2変形例に係る研磨盤6を示す。この第2変形例に係る研磨盤6が用いられる光ファイバフェルール2の端面研磨装置1おいては、図4に示す自転位置基準部13hおよび自転センサ8cが省略され、研磨終了後のターンテーブル5が制御手段8により作動制御される公転機構12によって所定の公転位置にのみ移動されるようになっている。この場合、図8(a)に示すように、研磨盤6の側面に周方向に沿って連続するフランジ6cを形成しておくことで、研磨終了後、ターンテーブル5の自転位置(自転角度)がバラバラであっても、ターンテーブル5の公転位置が一意に定まっていれば、そのターンテーブル5上の研磨盤6のフランジ6cの下面にターンテーブル5の上方から単軸ロボット等のハンドHを一定の位置に移動させることで正確に差し入れることができ、研磨盤6をピックアップできる。
(第3変形例)
図8(b)に、第3変形例に係る研磨盤6を示す。この第3変形例に係る研磨盤6が用いられる光ファイバフェルール2の端面研磨装置1においては、第2変形例と同様に、図4に示す自転位置基準部13hおよび自転センサ8cが省略され、研磨終了後のターンテーブル5が制御手段8により作動制御される公転機構12によって所定の公転位置にのみ移動されるようになっている。この場合、図8(b)に示すように、ターンテーブル5の凹部5aに研磨盤6よりも小径の研磨盤用載置台5fを凸設し、研磨盤用載置台5fから突出した研磨盤6の外周縁に段差リング状の研磨盤保持治具6dを取り付けておくことで、研磨終了後、ターンテーブル5の自転位置(自転角度)がバラバラであっても、ターンテーブル5の公転位置が一意に定まっていれば、そのターンテーブル5上の研磨盤6の研磨盤保持治具6dにターンテーブル5の上方から単軸ロボット等のハンドHを一定の位置に移動させることで常に正確に係合させることができ、研磨盤6をピックアップできる。
詳しくは、研磨盤保持治具6dは、図8(b)に示すように、断面が段差リング状に形成され、研磨盤6の外周縁の下面に接する下部リング板6d1と、研磨盤6の外周縁の側面に接する中央リング筒6d2と、ハンドHの先端がその下面に差し入れられる上部リング板6d3とを有し、研磨盤6に自在に着脱されるようになっている。この研磨盤保持治具6dは、例えば樹脂や金属等から成形されており、研磨盤6に取り付けておくことでアッセンブリとしての強度が向上する。よって、研磨盤6のパッド6aが例えばガラス製の場合であっても、取り扱いが安全且つ容易となる。また、研磨盤保持治具6dは着脱自在なので、図5(a)等に示す既存の研磨盤6を流用できる。
以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。
本発明は、光ファイバフェルールの端面を研磨する光ファイバフェルールの端面研磨装置に利用できる。
1 光ファイバフェルールの端面研磨装置
2 光ファイバフェルール
2a 光ファイバフェルール固定治具
3 研磨用ホルダー
4 保持手段
5 ターンテーブル
6 研磨盤
7 回転手段
8 制御手段
8a 公転センサとしての非接触型近接センサ
8c 自転センサとしての非接触型近接センサ
9 移動手段
12 公転機構
12e 公転位置基準部としての凸部
13 自転機構
13h 自転位置基準部としての凹部
上述した目的を達成すべく創案された本発明によれば、光ファイバフェルールが着脱自在に取り付けられる研磨用ホルダーを保持又は解放する保持手段と、保持手段に保持された研磨用ホルダーの下方に配設され、研磨盤が交換自在に設置されるターンテーブルと、ターンテーブルを昇降させることで、保持手段に保持された研磨用ホルダーに装着された光ファイバフェルールの端面にターンテーブルに設置された研磨盤を接触離間させる移動手段と、ターンテーブルに設置された研磨盤によって研磨用ホルダーに取り付けられた光ファイバフェルールの端面を研磨するため、ターンテーブルを公転させる公転機構および公転機構によるターンテーブルの公転とは切り離してターンテーブルを自転させる自転機構を有する回転手段と、移動手段によって光ファイバフェルールの端面と研磨盤とを離間させた後、公転機構によってターンテーブルを公転させて所定の公転位置に移動させる機能と、自転機構によってターンテーブルを自転させて所定の自転位置に移動させる機能を有する制御手段とを備え、制御手段は、ターンテーブルを所定の公転位置を保持した状態で、自転機構によってターンテーブルを自転させる機能を有する、ことを特徴とする光ファイバフェルールの端面研磨装置が提供される。
本発明に係る光ファイバフェルールの端面研磨装置においては、ターンテーブルには、ターンテーブルに設置された研磨盤の周方向に間隔を隔てて、研磨盤をターンテーブルからピックアップするための窪部が複数形成されていてもよい。
本発明に係る光ファイバフェルールの端面研磨装置においては、回転手段が、ターンテーブルの所定の公転位置を定めるための公転位置基準部と、ターンテーブルの所定の自転位置を定めるための自転位置基準部とを有し、制御手段が、公転位置基準部を検出する公転センサと、自転位置基準部を検出する自転センサとを有していてもよい。
本発明に係る光ファイバフェルールの端面研磨装置においては、公転位置基準部が、凸部または凹部であり、公転センサが、公転センサと公転位置基準部を成す凸部または凹部とのギャップを検出する非接触型近接センサであり、自転位置基準部が、凸部または凹部であり、自転センサが、自転センサと自転位置基準部を成す凸部または凹部とのギャップを検出する非接触型近接センサであってもよい。

Claims (9)

  1. 光ファイバフェルールが着脱自在に取り付けられる研磨用ホルダーを保持又は解放する保持手段と、
    該保持手段に保持された前記研磨用ホルダーの下方に配設され、研磨盤が交換自在に設置されるターンテーブルと、
    該ターンテーブルに設置された研磨盤によって前記研磨用ホルダーに取り付けられた光ファイバフェルールの端面を研磨するため、前記ターンテーブルを自転及び公転させる回転手段と、
    該回転手段による研磨終了後、前記回転手段を作動させて前記ターンテーブルを予め定められた所定の公転位置に移動させる制御手段と、
    を備えたことを特徴とする光ファイバフェルールの端面研磨装置。
  2. 前記保持手段に保持された研磨用ホルダーと前記ターンテーブルとを相対的に近接離間移動させることで、前記研磨用ホルダーに装着された光ファイバフェルールの端面と前記ターンテーブルに設置された研磨盤とを接触離間させる移動手段を備えた、ことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバフェルールの端面研磨装置。
  3. 前記制御手段が、前記回転手段による研磨終了後、前記移動手段によって前記光ファイバフェルールの端面と前記研磨盤とを離間させ、その状態で、前記ターンテーブルを予め定められた所定の公転位置に移動させる機能を有する、ことを特徴とする請求項2に記載の光ファイバフェルールの端面研磨装置。
  4. 前記回転手段が、前記ターンテーブルの所定の公転位置を定めるための公転位置基準部を有し、前記制御手段が、前記公転位置基準部を検出する公転センサを有する、ことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の光ファイバフェルールの端面研磨装置。
  5. 前記公転位置基準部が、凸部または凹部であり、前記公転センサが、該公転センサと前記公転位置基準部を成す凸部または凹部とのギャップを検出する非接触型近接センサである、ことを特徴とする請求項4に記載の光ファイバフェルールの端面研磨装置。
  6. 前記回転手段が、前記ターンテーブルを公転させる公転機構と、該公転機構による前記ターンテーブルの公転とは切り離して前記ターンテーブルを自転させる自転機構とを有する、ことを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の光ファイバフェルールの端面研磨装置。
  7. 前記制御手段が、前記回転手段による研磨終了後、前記公転機構によって前記ターンテーブルを公転させて所定の公転位置に移動させ、前記自転機構によって前記ターンテーブルを自転させて所定の自転位置に移動させる機能を有する、ことを特徴とする請求項6に記載の光ファイバフェルールの端面研磨装置。
  8. 前記回転手段が、前記ターンテーブルの所定の自転位置を定めるための自転位置基準部を複数有し、前記制御手段が、前記自転位置基準部を検出する自転センサを有する、ことを特徴とする請求項7に記載の光ファイバフェルールの端面研磨装置。
  9. 前記自転位置基準部が、凸部または凹部であり、前記自転センサが、該自転センサと前記自転位置基準部を成す凸部または凹部とのギャップを検出する非接触型近接センサである、ことを特徴とする請求項8に記載の光ファイバフェルールの端面研磨装置。
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