JP2818146B2 - 光ファイバ端面研磨装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバの端面を高
品質でかつ大量に研磨するのに適した光ファイバ端面研
磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信用の光ファイバを接続する手段と
して、光コネクタが広く使用されている。光ファイバ・
コネクタにより接続される光ファイバは、フェルールの
中心孔に光ファイバを接着などにより取りつけてから、
フェルール端面と同時に研磨して平滑化して鏡面に仕上
げて使用される。もし、研磨仕上げした光ファイバ・コ
ネクタの研磨端面に微細な傷などが残っていると、接続
損失を大きくする原因になる。光ファイバ・コネクタの
接続端面の研磨手順は、最初は粗い砥粒の研磨フィルム
などの研磨媒体を貼りつけた研磨盤面に前記の光ファイ
バ・コネクタの接続端面を押し付けながら摺り合わせて
研磨を行い、次第に細かい砥粒の研磨フィルムに換えて
数段階の研磨により鏡面に仕上げる。研磨品質に影響す
る要素は多く考えられるが、本件発明者等のこれまでの
実験によれば、研磨されるべき光ファイバ・コネクタの
接続端面と研磨フィルムとの研磨方向の影響が極めて大
きいと考えられる。図９は、先端を研磨すべき光ファイ
バ・コネクタを揺動アーム３で支持して研磨盤を自転さ
せる研磨装置の動作の概略を説明するための略図であ
る。研磨媒体を支持した研磨円盤１は、回転中心Ｏの回
りを自転させられているとする。研磨されるべき光ファ
イバ・コネクタの接続端面２は、揺動アーム３の先端に
取りつけられており、このアーム３は矢印方向に往復運
動させられている。このような相対運動により研磨した
時は、研磨方向は研磨盤の回転方向と揺動方向のみとな
る。そのために、研磨面には図１０に示すように、自転
によって生ずる回転方向の傷とアーム３の往復方向の傷
が入りやすい。この不都合の改善対策として、図１１の
ように、光ファイバ・コネクタの接続端面を一点に固定
して研磨盤１を公転中心Ｏの回りに公転半径Ｒをもって
公転させながら研磨する方法も考案されている。この方
式によれば光ファイバ・コネクタの接続端面研磨方法は
図１２に示すように３６０°あらゆる方向から研磨され
る。したがって、ある方向で一旦研磨傷を生じても研磨
方向が変わった時に再研磨されて傷は消えるので、前者
より良い研磨面が容易に得られる筈である。また本件発
明者は発明の名称、光ファイバ端面研磨装置（特開昭 6
2-135880号）の提案をしている。またこの出願は優先権
を主張して、米国にも出願番号(SER NO.07/172,322) と
して出願されている。この装置は、支持アームの先端の
光ファイバ端面の移動軌跡が小さい円を描いて公転し研
磨盤がより大きな円で自転する構成のものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、図９に
示した揺動アーム方式は研磨品質の点で問題がある。図
１１に示した装置は研磨品質については前記図９に示す
装置よりは、良い結果が期待できるが、しかしこのよう
に研磨盤１を公転させる研磨装置は、１個の光ファイバ
・コネクタの接続端面の研磨を対象としたものであり大
量生産に適さない。さらに重大な欠陥としては、前記研
磨盤は公転させられるが自転させる機構がないから、光
ファイバ・コネクタの接続端面は研磨フィルムの同一研
磨軌跡痕跡Ｔを繰り返してなぞるだけになるので研磨フ
ィルムは簡単に研磨能力を失うとともに孔があき破損す
る。光ファイバ・コネクタの研磨は常に新しい研磨フィ
ルム面で光ファイバ・コネクタの接続端面を研磨する必
要があるが、研磨盤の公転運動のみを行う装置（図１
１，図１２参照）では前述のように、研磨フィルム面が
急速に劣化し、しかもフィルムの同一軌跡をなぞる研磨
機構では研磨品質のみならず、費用の点でも損失を招
く。前記本件発明者の提案による光ファイバ端面研磨装
置は、前述した各先行例に比べて能率的であり安定した
動作をするが、研磨盤が自転のみし、光ファイバ支持側
が公転にあたる動作をするために光ファイバの取付け位
置により研磨の品質が異なることがあった。すなわち、
保持板の特定の位置にある光ファイバの研磨結果が他に
比較して悪くなる確率が大きく問題にされている。本発
明の目的と構成を説明する前に本発明の明細書で使用す
る主要な用語を実施例と対応させて予め説明しておく。
「自転」とは研磨盤に着目したときに研磨盤がその回転
中心回りに回転することをいう。前述した従来例では研
磨盤の自転中心は移動しないが、本発明では自転の中心
位置が移動するこの中心の移動の軌跡は「公転」の軌跡
と等しい。実施例中に示すＲは研磨盤の「公転の半径」
に相当し、このＲは研磨盤の半径に比較して相当小さ
い。本発明において自転の周期は公転の周期に対して長
い。すなわち、研磨盤の回転速度は研磨盤の前記回転中
心の回転速度より小さい。「研磨盤の規準回転中心」と
はこの実施例では３つの偏心軸中心が形成する三角形の
重心と一致しており、この実施例では研磨盤の中心と一
致させてある。この重心、すなわち研磨盤の中心は半径
Ｒの円周（公転円の円周）上を移動する。本発明の主た
る目的は多数の光ファイバ先端に均一な研磨状態を提供
することができる光ファイバ先端研磨装置を提供するこ
とにある。本発明のさらに具体的な目的は、光ファイバ
保持部を盤状にし、前記複数の光ファイバを前記盤の同
心円の位置に着脱可能に支持する光ファイバ端面研磨装
置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による光ファイバ端面研磨装置は、研磨盤と、
複数の光ファイバを支持してその先端を前記研磨盤に当
てる光ファイバ保持部を備え、前記研磨盤と前記光ファ
イバ先端との相対移動を回転移動と前記回転移動の中心
の回転移動を合成した相対移動とする相対駆動部を備え
る光ファイバの端面研磨装置であって、 前記相対移動
を、Ｒを前記研磨盤の回転中心Ｏが移動する円周の半
径、Ｏ ₀ を前記回転中心Ｏが移動する円周の中心位置、
ｒを前記研磨盤の任意の点Ｐの前記回転中心Ｏからの距
離とし、前記研磨盤の回転中心Ｏの回転角速度は前記研
磨盤の回転角速度よりも十分に大きく、前記Ｒは前記研
磨盤の半径よりも十分に小さくし、前記任意の点Ｐの移
動が、前記基準点Ｏ ₀ を中心とする半径ｒの円周上を移
動する点を回転中心とする半径Ｒの円上の点の移動軌跡
となるように相対駆動されるように構成されている。前
記光ファイバ保持部は盤状であり、前記複数の光ファイ
バを前記盤の同心円の位置に着脱可能に支持するように
構成することができる。 前記光ファイバ保持部は、研磨
対象の光ファイバが結合される複数の光ファイバコネク
タ結合部をもつ盤とすることができる。

【０００５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明による光ファイ
バ端面研磨装置の実施例について詳細に説明する。図１
は、本発明による光ファイバ端面研磨装置の実施例の平
面図である。図２は、前記光ファイバ端面研磨装置の実
施例の断面図である。図３は、本発明による光ファイバ
端面研磨装置の研磨盤の駆動原理を説明するための略図
的平面図である。図４は、光ファイバ端面研磨装置の研
磨盤の断面図である。図５は、光ファイバ端面研磨装置
の研磨盤の駆動機構の断面図である。図６は、本発明に
よる光ファイバ端面研磨装置の実施例の支持アーム
（Ａ）と押さえ軸（Ｓ）と光ファイバ保持具組立（Ｈ
Ａ）の結合前の状態を示す断面図である。図７は、本発
明による光ファイバ端面研磨装置の実施例のアームと押
さえ軸と光ファイバ・コネクタ保持盤を結合した状態を
示す断面図である。第８図は本発明による光ファイバ端
面研磨装置の実施例の動作を説明するための略図であ
る。図において、Ｒを研磨盤１８の回転中心Ｏが移動す
る円周の半径、０₀ を前記回転中心Ｏが移動する円周の
中心位置とする。この実施例では０₀ は公転用モータ８
の中心軸と一致している。ｒは前記研磨盤１８の任意の
点Ｐの前記回転中心Ｏからの距離を示している。そして
前記研磨盤１８の回転中心Ｏの回転角速度は前記研磨盤
１８の回転角速度（自転の角速度）よりも十分に大き
く、前記Ｒは前記研磨盤の半径よりも十分に小さくして
ある。前記任意の点Ｐの移動は、前記規準点０₀ を中心
とする半径ｒの円周上を移動する点を回転中心とする半
径ＲＲの円上の移動軌跡となる。

【０００６】本発明による光ファイバ端面研磨装置の実
施例は、図１，図２に示されているように基本的には、
研磨部材２０を支持した研磨盤１８を基台４に対して自
転および公転をさせる研磨盤組立（ＰＡ）と、複数の光
ファイバを支持する光ファイバ保持部（Ｈ）を、前記光
ファイバの研磨端面が前記研磨部材方向に垂直に付勢さ
れて当接するように支持する光ファイバ保持具組立（Ｈ
Ａ）から形成されている。そして、前記光ファイバ保持
具組立（ＨＡ）は、研磨対象の光ファイバを結合する複
数の光ファイバ・コネクタ結合部３２をもつ円盤をもつ
光ファイバ保持部（Ｈ）と、前記光ファイバ保持部
（Ｈ）を前記基台に対して位置決めする支持アーム
（Ａ）と、前記ファイバ保持部（Ｈ）を前記支持アーム
（Ａ）から前記光ファイバの研磨端面が前記研磨部材方
向に垂直に付勢する押さえ軸（Ｓ）から構成されてい
る。研磨装置の基台４には２段円筒座ぐり孔５（図５参
照）が設けられており、この２段円筒座ぐり孔５の座部
中心に貫通孔６が設けられている。さらに研磨装置の基
台４の前記２段円筒座ぐり孔５の外縁部に一部かかるよ
うにさらに１カ所小径の貫通孔７が設けられている。公
転用のモータ８は、減速機構を内蔵したモータであり、
前記研磨装置の基台４の前記２段円筒座ぐり孔５の底部
中心に圧力軸が一致するように設けられている。この公
転用のモータ８の軸端には、駆動歯車９が固定されてお
り、モータ８は貫通孔６の中心と軸線を一致させて固定
的に取りつけられている。円盤歯車である自転円盤１０
にはその中心から同心円上に３個の貫通孔１１，１１，
１１が設けられている。前記各貫通孔に対応して偏心盤
１２，１２，１２が設けられており、各偏心盤はその中
から半径Ｒの位置に偏心軸１３，１３，１３が設けられ
ている。各偏心盤１２の軸部１４，１４，１４は前記自
転円盤１０の各貫通孔１１により回転可能に挿入支持さ
れている。そして、この軸には前述した公転用モータ８
により駆動される駆動歯車９と噛み合う遊星歯車１５，
１５，１５が各々設けられている。自転円盤１０は以上
の各部品を取りつけた後に２段円筒座ぐり孔５の１段目
に回転自在に挿入支持されている。自転用のモータ１６
も同様に減速機構を内蔵しており、前記研磨装置の基台
４の貫通孔７に対応して固定されておりその出力軸に設
けられた駆動歯車１７は自転円盤１０の外周の歯車に噛
み合わされている。図４に示されているように、前記装
置の研磨盤１８の下面には、前記偏心軸１３，１３，１
３を回転自在に受け入れる受け孔１９，１９，１９が設
けられており、上面には研磨部材２０を形成する研磨フ
ィルムが貼り付けられている。前記実施例の研磨組立
（ＰＡ）は、基台４に関連して設けられ、基台４には研
磨盤１８の自転のための回転力を供給する自転用のモー
タ１６と、研磨盤１８の公転のための回転力を供給する
公転用のモータ８が固定されている。自転円盤１０は前
記自転用のモータ１６により回転中心軸回りを自転させ
られる。複数の偏心盤１２は、前記自転円盤１０の回転
中心軸の同心円上で、前記円盤１０に対して回転可能に
枢支され、それぞれ同一の偏心量の偏心連結部を持って
いる。前記偏心連結部は、偏心盤１２にそれぞれ設けら
れた偏心軸１３と前記研磨盤１８に設けられた軸受孔１
９で形成される。そして、遊星歯車機構９，１５，１４
は、前記各偏心盤１２に前記公転用のモータ８の回転を
伝達し同じ位相で偏心連結部を駆動する。研磨盤１８
は、研磨媒体２０を支持して前記偏心連結部に結合して
自転および公転させられる。

【０００７】次に前記研磨盤組立（ＰＡ）に対応する光
ファイバ保持具組立（ＨＡ）の実施例を説明する。図
６，図７は、光ファイバ・コネクタ保持組立の構造を示
す断面図である。図６は光ファイバ保持組立（ＨＡ）の
組立前の状態を展開的に示した図、図７は光ファイバ保
持具組立（ＨＡ）を組立て、研磨状態にしたところを示
す断面図である。支持アーム（Ａ）３９の基部は研磨装
置の基台４に固定されている。支持アーム（Ａ）３９の
先端部には押さえ軸（Ｓ）を精密に受け入れる貫通孔３
５，押さえ軸（Ｓ）を受け入れて固定する固定ボルト３
６を受け入れるねじ孔３７が設けられている。前記支持
アーム（Ａ）３９の下面側に、光ファイバ保持部（Ｈ）
の回り止めピン３４に結合するコの字状の溝３８が設け
られている。光ファイバ保持部（Ｈ）は、中心部に円筒
座ぐり孔３０をもつ結合用の円筒部分２９と外縁部分の
同心円上に複数個の光ファイバ取りつけ部３２を設けた
円盤部分３１より構成されている。そして、光ファイバ
保持部（Ｈ）の前記中心部の円筒座ぐり孔３０をもつ結
合用の円筒部分２９には回り止めピン３４が設けられて
おり、支持アーム（Ａ）３９を回り止め溝３８に上下動
可能に回転を制限されて結合されている。光ファイバ保
持部（Ｈ）の中心のボス状の円筒部２９には円筒座ぐり
孔３０が設けられている。円盤３１の外縁部には同心円
位置に複数個の光ファイバ・コネクタ取付け部３２・・
３２が設けられている。光ファイバ・コネクタ３３は前
記複数個の光ファイバ・コネクタ取付け部３２・・３２
に結合して取付けられるが、各図では一つが結合させら
れている状態を示している。押さえ軸（Ｓ）の円筒部材
２５には、光ファイバ保持部（Ｈ）の円筒座ぐり孔３０
と支持アーム（Ａ）３９に設けられた貫通孔３５に精密
に嵌合し、前記支持アーム（Ａ）３９に固定され前記光
ファイバ保持部（Ｈ）の円筒座ぐり孔３０に摺動可能に
結合する円筒状の外周円筒部を有している。また、前記
押さえ軸（Ｓ）の円筒部材２２には、下端部に小径の貫
通孔２１をもつ段付の円筒孔２２が設けられている。ま
た、前記押さえ軸（Ｓ）の円筒部材２５の外周円筒部に
は溝２４が設けられている。前記円筒部材２５の前記円
筒孔２２に前記貫通孔２１に摺動可能に挿入され前記光
ファイバ保持部（Ｈ）を押す押しピン２６と、前記押し
ピン２６を下方に付勢する付勢手段が設けられている。
前記押しピン２６を下方に付勢する付勢手段は、前記円
筒孔２２に前記押しピン２６の上に挿入されたコイルば
ね２７と前記円筒孔２２の上部開口部に設けられた雌ね
じ２３に螺合して前記コイルばね２７を圧縮する圧力調
節ボルト２８から構成されており、ばね調節ボルト２８
の回転位置を変えて圧縮の程度を調節する。まず、押さ
え軸（Ｓ）を支持アーム３９の貫通孔３５に通して光フ
ァイバ保持部（Ｈ）の中心のボス状部（円筒部）２９の
円筒座ぐり孔３０に挿入する。この時圧縮コイルばね２
７は段付ピン２６が円筒座ぐり孔３０の底面に接してか
らさらに押し込むことにより、コイルばね２７は圧縮力
を受けて撓むことにより、段付ピン２６の先端を介して
光ファイバ・コネクタの被研磨端面に研磨圧力を付加す
ることができる。

【０００８】次に主として、図１，図２，図３を参照し
て研磨中の研磨盤１８の動作を説明する。まず、公転用
のモータ８が回転を開始すると駆動歯車９により、自転
円盤１０に回転可能に取りつけた複数組の遊星歯車１５
が同期回転駆動させられる。各組の遊星歯車１５とそれ
ぞれ同軸一体に回転させられる偏心盤１２に取りつけら
れた偏心軸１３が回転半径Ｒの軌跡上を同期回転する。
この時、複数の偏心軸に軸受け部を支持された研磨盤１
８は自転ではなく公転半径Ｒの軌跡上を公転するよう駆
動される。自転用のモータ１６の回転はその出力軸に設
けられている駆動歯車１７により、自転円盤１０の外周
の歯車に伝達され自転円盤１０を微小速度で自転させ
る。これにより研磨盤１８は公転しながら自転する。光
ファイバ・コネクタ端面の研磨軌跡は、１回公転する毎
に自転回転角度だけずれる事になる。なお各回転数の比
率の設定は、研磨フィルムの寸法、偏心量、同時に取り
つけた光ファイバ・コネクタの個数等を考慮して決定す
る必要がある。本件発明者は、研磨材２０として研磨フ
ィルムの直径１２０ｍｍのものを使用し、偏心量１７ｍ
ｍとし、光ファイバ・コネクタ１２〜１６個を結合して
研磨する場合、公転回転数１００回について自転回転数
０．５〜１．２回程度にすることで極めて良い研磨結果
を得ている。

【０００９】

【発明の効果】以上詳しく説明したように本発明による
光ファイバ端面研磨装置は、研磨盤と、複数の光ファイ
バを支持してその先端を前記研磨盤に当てる光ファイバ
保持部を備え、前記研磨盤と前記光ファイバ先端との相
対移動を回転移動と前記回転移動の中心の回転移動を合
成した相対移動とする相対駆動部を備える光ファイバの
端面研磨装置であって、前記相対移動を、Ｒを前記研磨
盤の回転中心Ｏが移動する円周の半径、Ｏ₀ を前記回転
中心Ｏが移動する円周の中心位置、ｒを前記研磨盤の任
意の点Ｐの前記回転中心Ｏからの距離とし、前記研磨盤
の回転中心Ｏの回転角速度は前記研磨盤の回転角速度よ
りも十分に大きく、前記Ｒは前記研磨盤の半径よりも十
分に小さくし、前記任意の点Ｐの移動が、前記基準点Ｏ
₀ を中心とする半径ｒの円周上を移動する点を回転中心
とする半径Ｒの円上の点の移動軌跡となるように相対駆
動されるように構成し、前記光ファイバ保持部は盤状で
あり、前記複数の光ファイバを前記盤の同心円の位置に
着脱可能に支持するように構成されている。前記光ファ
イバ保持部は、研磨対象の光ファイバが結合される複数
の光ファイバコネクタ結合部をもつ盤とすることができ
る。前記光ファイバ保持部は６本の光ファイバを支持す
るように構成することができる。先に指摘した保持位置
により研磨品質が変わるという問題は解決され、本発明
による装置により、大量に優れた研磨品質の光ファイバ
・コネクタを生産することが可能となる。研磨フィルム
の寿命も大幅に延長でき、その経済効果も大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光ファイバ端面研磨装置の実施例
の平面図である。

【図２】前記光ファイバ端面研磨装置の実施例の断面図
である。

【図３】本発明による光ファイバ端面研磨装置の研磨盤
の駆動原理を説明するための略図的平面図である。

【図４】光ファイバ端面研磨装置の研磨盤の断面図であ
る。

【図５】光ファイバ端面研磨装置の研磨盤の駆動機構の
断面図である。

【図６】本発明による光ファイバ端面研磨装置の実施例
の支持アーム（Ａ）と押さえ軸（Ｓ）と光ファイバ保持
具組立（ＨＡ）の結合前の状態を示す断面図である。

【図７】本発明による光ファイバ端面研磨装置の実施例
のアームと押さえ軸と光ファイバ・コネクタ保持盤を結
合した状態を示す断面図である。

【図８】前記実施例装置の動作を説明するための略図で
ある。

【図９】研磨円盤が自転する従来の研磨装置を示す略図
である。

【図１０】前記研磨装置による研磨の結果を説明するた
めの略図である。

【図１１】研磨円盤を公転させる従来の研磨装置を示す
略図である。

【図１２】前記研磨装置による研磨の結果を説明するた
めの略図である。

【符号の説明】

（ＰＡ）…研磨盤組立 （ＨＡ）…光ファイバ保持具組立 （Ｈ）…光ファイバ保持部 （Ａ）…支持アーム （Ｓ）…押さえ軸 １…研磨円盤 ２…光ファイバ・コネクタの接続端面 ３…アーム ４…基台 ５…２段座ぐり孔 ６，７…貫通孔 ８…公転用のモータ ９…駆動歯車 １０…自転円盤（円盤歯車） １１…貫通孔 １２…偏心盤 １３…偏心軸 １４…軸部 １５…遊星歯車 １６…自転用モータ １７…駆動歯車 １８…研磨盤 １９…軸受孔 ２０…研磨部材 ２１…貫通孔 ２２…円筒段付孔 ２３…ねじ部 ２４…全周溝 ２５…円筒部材 ２６…段付ピン ２７…コイルばね ２８…ばね調節ボルト ２９…中心のボス状部（円筒部） ３０…円筒座ぐり孔 ３１…円盤部 ３２…光ファイバ・コネクタ取付け部 ３３…光ファイバ・コネクタ ３４…回り止めピン ３５…貫通孔 ３６…固定ボルト ３７…ねじ孔 ３８…回り止め溝 ３９…支持アーム（Ａ）

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研磨盤と、 複数の光ファイバを支持してその先端を前記研磨盤に当
   てる光ファイバ保持部を備え、 前記研磨盤と前記光ファイバ先端との相対移動を回転移
   動と前記回転移動の中心の回転移動を合成した相対移動
   とする相対駆動部を備える光ファイバ端面研磨装置であ
   って、 前記相対移動を、 Ｒを前記研磨盤の回転中心Ｏが移動する円周の半径、Ｏ
   ₀ を前記回転中心Ｏが移動する円周の中心位置、ｒを前
   記研磨盤の任意の点Ｐの前記回転中心Ｏからの距離と
   し、 前記研磨盤の回転中心Ｏの回転角速度は前記研磨盤の回
   転角速度よりも十分に大きく、 前記Ｒは前記研磨盤の半径よりも十分に小さくし、 前記任意の点Ｐの移動が、前記基準点Ｏ ₀ を中心とする
   半径ｒの円周上を移動する点を回転中心とする半径Ｒの
   円上の点の移動軌跡となるように相対駆動されるように
   構成し、 前記光ファイバ保持部は盤状であり、前記複数の光ファ
   イバを前記盤の同心円の位置に着脱可能に支持するよう
   に 構成したことを特徴とする光ファイバ端面研磨装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の発明において、前記光 ファイバ保持部は、研磨対象の光ファイバが結合
   される複数の光ファイバコネクタ結合部をもつ盤である
   光ファイバ端面研磨装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の発明において、前記光フ
   ァイバ保持部は６本の光ファイバを支持するものである
   ことを特徴とする光ファイバ端面研磨装置。