JP3981266B2 - 光通信用割スリーブ - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、光通信等で光ファイバの接続に用いる光通信用割スリーブに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より一般的な光ファイバ同士を接続する光コネクタの構造は、図3に示すように光ファイバ30を挿通したフェルール31同士を割スリーブ10の両端から挿入して突き合わせるようになっている。
【0003】
この割スリーブ10は、ジルコニア等のセラミックス、りん青銅等の金属等からなり、図4に示すように円筒体で長手方向にスリット11が設けられ、その内周面12はフェルール31の外径よりわずかに小さく精密研磨されている。この割スリーブ10にフェルール31を挿入すると、割スリーブ10が弾性変形して若干広がることにより、割スリーブ10の内周面12でフェルール31を強固に保持することが出来るようになっている(特開平2−231545号公報参照)。
【0004】
また図5のように、りん青銅等の金属の内周面12にめっき層等の硬化層40を施し、耐摩耗性を良くしたものがある(特開2000−206371号公報参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記図4に示す従来の割スリーブ10は、コストの点からりん青銅等の金属を用いていたが、摩耗による光接続損失の増大という問題がある。すなわちフェルール31を繰り返し着脱することにより発生する摩耗粉がフェルール31先端や外周面に付着して、フェルール31の突き合わせ面の密着不良や軸ずれを起こし、光伝送における接続損失を増大させてしまう。
【0006】
一方ジルコニアセラミックス製の割スリーブ10は、耐摩耗性に優れており、上述の摩耗粉による問題は起こらない。しかし金属に比べて脆いため、繰り返し着脱等により、フェルール31が斜めに挿入された場合に、必要以上に押し拡げられ、割れ等の破壊を生じるという問題がある。
【0007】
また図5に示す従来の割スリーブ10では、内周面12に施しためっき層等の硬化層40は、フェルール31を繰り返し着脱することにより剥離しやすく、微小な剥離片がフェルール31先端や外周面に付着して、上述のような光接続損失の増大を生じるという問題がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記に鑑みて本発明は、長手方向にスリットを有し、かつジルコニアセラミックスからなる円筒体と、該円筒体の両端部の外周面に、前記円筒体の両端面から1.0mm以上の長さの範囲で外周全面に形成された金属層と、を備えることを特徴とする。また上記金属層の厚さを0.10〜0.50mmとしたことを特徴とする。さらに上記金属層は、りん青銅、ベリリウム銅、ステンレス鋼を含んでなり、前記円筒体の外周面に圧入または接着により固定されていることを特徴とする。
【0009】
すなわち光通信用割スリーブにおいて、ジルコニアセラミックス製円筒体の外周面に金属層を備えることにより、フェルールが斜めに挿入された場合でも必要以上に押し拡げられるのを抑制し、割れ等の破壊を生じないことを見いだしたのである。またこの金属層の厚さを0.10〜0.50mmとすることで、フェルールが斜めに挿入された場合でも必要以上に押し拡げられるのを抑制して割れ等の破壊を防止するのに最大の効果があることを見いだしたのである。
【0010】
またこの金属層は、ジルコニアセラミックス製円筒体の外周面に圧入または接着等の方法で固定されるため、内周面はジルコニアであり、耐摩耗性に優れ、フェルールを繰り返し着脱することにより生じる摩耗や剥離という問題がない。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図を用いて説明する。
【0012】
図1(a)は本発明の実施形態による割スリーブ10を示す斜視図であり、図1(b)は同断面図である。また図1(c)は端面側付近のA−A断面図である。
【0013】
割スリーブ10は、ジルコニアセラミックスからなる円筒体14の長手方向にスリット11が設けられ、その内周面12は挿入するフェルール31の外径よりも僅かに小さな内径となるような円形に精密研磨されている。また割スリーブ10の内周面の面粗さは、Ra0.2μm以下に加工され、両端面の内周側にC0.2mm以下またはR0.2mm以下の面取り部14aを形成して、フェルール31を挿入し易くしている。スリット11は割スリーブ10が弾性変形してフェルール31を強固に保持するよう0.5〜1.0mmの寸法に加工される。さらに内周面12の長手方向に3カ所以上の突起を備え、この突起によりフェルール31を保持しても良い。
【0014】
また本発明の割スリーブ10は、ジルコニアセラミックス製の円筒体14の外周面13に金属層20を備えている。この金属層20はジルコニアと同じように弾性変形して、フェルール31を強固に保持できるりん青銅、ベリリウム銅、ステンレス鋼等のばね性金属等からなる円筒体である。この金属層20は、ジルコニアセラミックス製円筒体14の外周面13に圧入または接着等の方法で固定される。
【0015】
ここで光通信用割スリーブ10としての外径寸法はφ3.2mmと規定されているので、金属層20を施す場合、金属層20の厚み分だけジルコニアセラミックス製円筒体14の厚みを薄くしなければならない。この金属層20の厚みは、0.10〜0.50mmとするのが良い。したがってジルコニアセラミックス製の円筒体14の厚みは、2.70〜3.10mmとするのが良い。これは金属層20が0.10mmより薄いとフェルール31が斜めに挿入された場合でも必要以上に押し拡げられるのを抑制する力が小さくなって、割れ等の破壊を生じるためであり、また金属層20が0.50mmより厚いと逆にジルコニアセラミックス製の円筒体14が薄くなりすぎて、それ自体の強度が低くなり、割れ等の破壊を生じるためである。
【0016】
この金属層は、図2のように、割スリーブ10の両端面から1.0mm以上の長さの範囲に備えれば、割れ等の破壊を防ぐのに効果的である。これは、フェルール31が斜めに挿入された場合、割れ等の破壊が端面側から発生するためであり、破壊せずに1.0mm以上フェルール31が挿入されれば、その後は真っ直ぐに挿入でき、斜めになって割スリーブ10が必要以上に押し拡げられることはないからである。
【0017】
次に本発明の割スリーブ10について製造方法をもとにさらに詳細に説明する。
【0018】
ジルコニアを主成分とし、イットリア、アルミナ等を含有する原料を押出成形、プレス成形、もしくは射出成形により予め円筒状に形成しておき、焼成工程で焼き固める。次に外周面13を円筒研削盤を用いてダイヤモンド砥石で研削し、内周面12をダイヤモンド砥石を用いたホーニングおよびダイヤモンド砥粒を用いたピン研磨等で所定の内径寸法になるように研磨加工を行う。最後にスリット11を平面研削盤を用いてダイヤモンド砥石で研削する。
【0019】
この円筒体14の外周面13に施す金属層20は、圧入によって固定する場合、まず平板を精密プレス加工、引き抜き加工もしくはパイプ状のものから切削して円筒体14と同様のスリット11を持ち、円筒体14の外径よりやや小さい内径形状に加工する。そして円筒体14の端面側から加工された円筒体状の金属層20をスリット11の方向が合うように圧入、固定する。この場合、金属層20の内径は、過大とならない範囲で十分な引き抜き力とするため、ジルコニアセラミックス製円筒体14の外径に対して、0.003〜0.010mm程度小さくするのが良い。
【0020】
さらに圧入性を良くするため、金属層20の内周面の面粗さをRa0.8μm以下とし、また図1(c)に示すように、両端面側にC面またはR面の面取り20aを形成するのが良い。ただし割れ等の破壊は端面側から起こるため、面取り寸法は0.1mm以下とする。
【0021】
また金属層20を接着によって固定する場合、上述のように加工された円筒体状の金属をスリット11の方向が合うように挿入し、接着、固定する。ただしこの場合、円筒体状の金属層20の内径は圧入の場合よりも大きくし、ジルコニアセラミックス製の円筒体14の外径とほぼ同じにする。接着剤としては、酢酸ビニル系、アクリル系等の熱可塑性接着剤やフェノール系、エポキシ系等の熱硬化性接着剤、並びにシアノアクリレート系接着剤が使えるが、硬化時間を短くでき、接着強度が高く、耐熱性及び耐湿性に優れているシアノアクリレート系接着剤が好ましい。この場合、接着強度を最大にするために円筒体14と金属層20のクリアランスすなわち接着剤層を薄くする必要があり、上述のように金属層20の内径は円筒体14の外径とほぼ同じにするのが良い。またクリアランスが小さいため、接着剤の粘度は低くする必要があり、5〜2000cpとするのが良い。
【0022】
その他にも金属層20を形成するのに、はんだ付け、ろう付け、溶射、めっき、蒸着等の接合並びに被覆方法を用いても良い。
【0023】
例えば金属層20を溶射によって形成する場合、ジルコニアセラミックス製の円筒体14が所定の内径寸法になる前まで研磨加工を行い、外周面13に溶射後、再度内径の仕上げ研磨加工を行う。溶射は銅やステンレス等の金属を溶融し、霧状に吹き付ける。さらに金属層20をめっきによって形成する場合、円筒体14が所定の内径寸法になる前まで研磨加工を行い、外周面13のめっき後、再度内径の仕上げ研磨加工を行う。めっきは無電解ニッケルめっき等で、めっき後200℃程度で熱処理する。
【0024】
【実施例】
ここで、以下に示す方法で実験を行った。
【0025】
まず厚さ0.20mmのりん青銅の平板を精密プレス加工して、ジルコニアセラミックス製の円筒体14と同様のスリット11を持ち、内径が円筒体14の外径と同じもの及び円筒体14の外径より0.005mm小さい円筒体状の金属層20を作製した。次にこの2種類の金属層20のうち、内径が円筒体14の外径より0.005mm小さい方を予め作製した円筒体14にハンドプレス機で圧入、固定し、割スリーブサンプル1を作製した。また内径が円筒体14の外径と同じ方をシアノアクリレート系接着剤を塗布した円筒体14に挿入、固定し、割スリーブサンプル2を作製した。
【0026】
この時サンプル1については、金属層20の厚さを変えたサンプルも作製した。具体的には金属層20の厚さを0.05から1.00mmの範囲で変え、あわせて円筒体14は、従来のジルコニアセラミックス製割スリーブ10より厚みを金属層20の厚み分薄くし、金属層20を備えた状態で従来のジルコニア製割スリーブ10と同じ外径及び肉厚となるようにした。
【0027】
上述の異なる方法で作製した金属層20を有する2種類のサンプル1、2と比較として図4に示す従来のジルコニアセラミックス製割スリーブ10を用いて次の2つの試験を行い、サンプルの破壊に対する耐久性を調査した。1番目の試験はサンプルの一端にフェルール31をサンプルのL寸の半分まで挿入固定し、他端から別のフェルール31を手で挿入後また引き抜く動作を繰り返す、繰り返し着脱試験である。2番目の試験はサンプルを垂直に固定し、その上端からテーパーピンゲージを挿入し、破壊に至る荷重をロードセルで測定する荷重試験である。これらの試験結果を表1に示す。
【0028】
【表1】
【0029】
従来品との比較試験において、繰り返し着脱試験では、従来のジルコニアセラミックス製割スリーブ10が500回で1/50個、1000回で3/50個破壊しているのに対し、金属層20を圧入して作製した本発明実施例であるサンプル1及び金属層20を接着して作製したサンプル2は1000回でも破壊は見られなかった。また荷重試験では、従来のジルコニアセラミックス製割スリーブ10の破壊荷重が平均で12.35kgfであるのに対してサンプル1の平均破壊荷重25.80kgf、サンプル2の平均破壊荷重27.72kgfで約2倍の破壊荷重を持つことが認められた。
【0030】
一方サンプル1で金属層20の厚さを変えた試験では、金属層20を備えた全てのサンプルで従来のジルコニアセラミックス製割スリーブ10より繰り返し着脱試験による破壊が少なく、破壊荷重も高く、耐久性に優れていることがわかった。中でも金属層20が0.10mmから0.50mmの範囲では、繰り返し着脱試験で破壊は見られず、平均破壊荷重も23.45から27.08kgfであり、特に優れた効果が認められた(サンプル1c〜1g)。
【0031】
これに対して0.08mm以下では、繰り返し着脱試験1000回で1〜2/50個破壊し、平均破壊荷重は16.43〜17.85kgfであり、従来のジルコニアセラミックス製割スリーブ10より優れているが、効果が小さいことがわかった(サンプル1a〜1b)。これは金属層20が薄いためにフェルール31が斜めに挿入されて必要以上に押し拡げられた時に抑制する力が小さいためと考えられる。また0.60mm以上では、繰り返し着脱試験1000回で1〜2/50個破壊し、平均破壊荷重も17.14〜18.22kgfであり、従来のジルコニアセラミックス製割スリーブ10より優れているが、効果が小さいことがわかった(サンプル1h〜1i)。これは逆にジルコニアセラミックス製円筒体14が薄くなりすぎて、それ自体の強度が低くなったためと考えられる。
【0032】
【発明の効果】
このように本発明によれば、光通信用割スリーブにおいて、ジルコニアセラミックスからなる円筒体の長手方向にスリットを設け、その外周面に金属層を備えた構造とすることで、フェルールが斜めに挿入された場合でも必要以上に押し拡げられるのを抑制し、割れ等の破壊を生じないようにできる。またこの金属層は、ジルコニアセラミックス製円筒体の外周面に圧入または接着等の方法で固定されるため、内周面はジルコニアであり、耐摩耗性に優れ、フェルールを繰り返し着脱することにより生じる摩耗や剥離という問題がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は本発明の光通信用割スリーブを示す斜視図、(b)はその断面図、(c)は端面側付近のA−A断面図である。
【図2】 (a)は本発明の光通信用割スリーブを示す斜視図であり、(b)はその断面図である。
【図3】 光ファイバ同士を接続する一般的な光コネクタの構造を示す断面図である。
【図4】 従来の光通信用割スリーブを示す斜視図である。
【図5】 (a)は内周面にめっき層等の硬化層を施した従来の金属製割スリーブを示す斜視図であり、(b)はその断面図である。
【符号の説明】
10:割スリーブ
11:スリット
12:内周面
13:外周面
14:円筒体
20:金属層
30:光ファイバ
31:フェルール
40:めっき層等の硬化層
Claims (3)
- 長手方向にスリットを有し、かつジルコニアセラミックスからなる円筒体と、
該円筒体の両端部の外周面に、前記円筒体の両端面から1.0mm以上の長さの範囲で外周全面に形成された金属層と、を備えることを特徴とする光通信用割スリーブ。 - 上記金属層の厚さを0.10〜0.50mmとしたことを特徴とする請求項1に記載の光通信用割スリーブ。
- 上記金属層は、りん青銅、ベリリウム銅、ステンレス鋼を含んでなり、前記円筒体の外周面に圧入または接着により固定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光通信用割スリーブ。
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