JP4049974B2

JP4049974B2 - 端面研磨装置及び端面研磨方法

Info

Publication number: JP4049974B2
Application number: JP2000208867A
Authority: JP
Inventors: 士江戸
Original assignee: Seikoh Giken Co Ltd
Current assignee: Seikoh Giken Co Ltd
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 2000-07-10
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2017-02-27
Also published as: JP2001030154A; JPH10303423A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信用ファイバなどの棒状部材の端面を研磨する端面研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信用ファイバは、コネクタの主要部材であるフェルールの中心孔内にファイバを接着固定した後、フェルール端面とファイバ端面とを同時に平滑に研磨し鏡面に仕上げて使用される。この研磨仕上げしたフェルール及びファイバの研磨面が、フェルールの中心軸と垂直な面でなかったり、あるいは、研磨面に傷があったりすると、フェルール同士が対向接続される光コネクタにおいて、対向位置精度が劣化し損失が大きくなってしまう。そのため、光ファイバを含むフェルールの研磨面は高精度に研磨仕上げする必要がある。
【０００３】
従来の端面研磨装置として、例えば、特開平３-２６４５６号公報に開示されたものがある。この公報に開示された端面研磨装置は、自転円盤の同心円上で回転する偏心盤を持ち、この偏心盤に公転用のモータの回転を伝達する遊星歯車を持ち、これらを研磨盤に結合させて研磨盤を自転および公転させて、研磨シートに押しつけた光ファイバ等の棒状部材を研磨するものである。このような自転及び公転を組み合わせた研磨方法における研磨軌跡を図６（ａ）に示す。図６（ａ）に示すように、従来の端面研磨装置を用いた研磨では、円運動の組み合わせによる研磨であるため、研磨シート１００上に小さい半径の公転による１０１が、自転の軌跡に沿って重なってドーナツ状の軌跡１０２が形成される。したがって、図示のように矩形の研磨シート１００を用いた場合、４つの隅部及び中央部を使用することができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の光ファイバ研磨装置にあっては、研磨盤を自転させながら公転させて研磨を行うため、研磨シートの外周部をドーナツ状に使用して研磨する。従って、前記研磨シートは、未使用の領域が多くあるにもかかわらず、寿命となり交換しなければならないという無駄がある。また、ドーナツ状の自転円による軌跡１０２の内側と外側では、円周差により公転による軌跡１０１の重なり具合が異なり、研磨シートの利用状況に粗密差が起こる。すなわち、研磨シートを均一に使用することができず、有効に活用することができないという問題がある。図６（ｂ）にはＣ１-Ｃ２線に沿った研磨量を示すが、ドーナツのリングの内周側および外周側の研磨量は、その間の研磨量に対してそれぞれ約２．５倍及び約３．１倍となり、非常に不均一となる。
【０００５】
そこで、本発明は、このような事情に鑑み、有効面積を広くとることができ、研磨シートを均一に有効利用できる端面研磨方法及び装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の実施態様は、棒状部材の端面を研磨シートに押付けて研磨する端面研磨方法において、前記研磨シートが固定された研磨盤と前記棒状部材とを当該研磨盤の向きを変えないで所定の旋回半径で相対的に旋回させながら、当該研磨盤と前記棒状部材とを一方向に相対的に往復移動させて、前記棒状部材の端面研磨を行うことを特徴とする端面研磨方法にある。
【０００７】
これにより、例えば矩形の研磨シートを有効に利用することができ、研磨シートの寿命が延びコストを削減することが可能となる。
【０００８】
本発明の第２の態様は、第１の態様の端面研磨方法において、複数の前記棒状部材を所定方向に所定間隔で複数個配列し、前記相対的な往復移動の方向が前記所定方向に対して直交する方向であることを特徴とする端面研磨方法にある。
【０００９】
したがって、一度に複数の棒状部材を研磨することが可能となり、作業時間を短縮することが可能となる。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第２の態様の端面研磨方法において、前記複数の棒状部材の間隔を、前記研磨盤の旋回半径に対して所定の関係になるように設定し、前記棒状部材のそれぞれの研磨軌跡を互いに重ねて前記研磨シートを平均的に使用するようにしたことを特徴とする端面研磨方法にある。
【００１１】
これにより、複数の研磨パターンを互いに重ね合わせることにより、研磨シートの利用状況の粗密差が減少するため、研磨シートを均一に使用することができる。
【００１２】
本発明の第４の態様は、棒状部材の端面を研磨シートに押付けて研磨する端面研磨装置において、前記研磨シートを保持する前記研磨盤と、前記棒状部材を保持して前記研磨シートに付勢する保持手段と、前記研磨盤と前記保持手段とを前記研磨シートの向きを一定に保持したまま所定の半径で相対的に旋回させる旋回手段と、前記相対的旋回と同時に前記研磨盤と前記保持手段とを相対的に直線移動させる移動手段とを有することを特徴とする端面研磨装置にある。
【００１３】
これにより、例えば矩形の研磨シートの全面を均一に使用することができる。
【００１４】
本発明の第５の態様は、第４の態様の端面研磨装置であって、前記旋回手段が旋回方向を反転する反転手段を有することを特徴とする端面研磨装置にある。
【００１５】
したがって、棒状部材を１方向の旋回により研磨するよりも、前記棒状部材の端面の研磨の旋回方向による偏りが低減される。
【００１６】
本発明の第６の態様は、第４または５の態様の端面研磨装置において、前記棒状部材の複数本を所定間隔で保持し、当該複数の棒状部材の間隔を、前記研磨盤の旋回半径に対して所定の関係になるように設定し、前記棒状部材のそれぞれの研磨軌跡を互いに重ねて前記研磨シートを平均的に使用するようにしたことを特徴とする端面研磨装置にある。
【００１７】
これにより、複数の研磨パターンを互いに重ね合わせることにより、研磨シートの利用状況の粗密差が減少するため、研磨シートを均一に使用することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１に本発明の一実施形態に係る端面研磨装置の要部断面、図２（ａ）に旋回手段の正面視、図２（ｂ）に旋回手段の断面、図３（ａ）に保持手段の正面視、図３（ｂ）に保持手段の断面を示す。
【００２０】
図１に示すように、本実施例の端面研磨装置１は、研磨盤２を旋回させながら、直線移動させることで、研磨盤２上に載設された研磨シート３上に付勢保持されたフェルール等の棒状部材４を研磨する装置であり、以下のように構成される。
【００２１】
図２に示すように、研磨盤２の上部には弾性材のシート５及び研磨シート３が順次載置されている。この研磨盤２は、上面が矩形に形成された部材の下面中央に円形の凹部２ａが形成されたもので、この凹部２ａの周縁に位置する円環状の下面の複数ヶ所、本実施例では３ヶ所に配された止めゴマ６を介し、旋回基板７上に載置されている。研磨盤２と各止めゴマ６とは、第１連結ピン８を介して旋回基盤７に回転自在に連結され、各止めゴマ６と旋回基盤７とは、第２連結ピン９を介し回転自在に連結されている。ここで、３つの第１連結ピン８は、凹部２ａと同一中心の円周上に配置されており、各第１結ピンと第２連結ピンとの距離は同一である。したがって、研磨盤２は第２連結ピン９を中心に、向きを変化させないで旋回可能であり、第１連結ピンと第２連結ピンとの距離が旋回半径となる。
【００２２】
一方、研磨盤２の凹部２ａには、ベアリング１０を介して円盤１１が回転自在に連結されている。円盤１１の下部には、円盤１１の中心から所定距離だけ偏心した位置に偏心軸１２が固着されている。このとき、ここでの偏心量である所定距離と、第１連結ピン８と第２連結ピン９との距離が等しく設定され、且つ同方向に偏心するように設定されている。また、円盤１１の下部に固着された偏心軸１２の下端部には、プーリー１３ａが装着されている。このプーリー１３ａは、旋回基盤７に設けられた旋回用モータ１４の回転軸の先端に固定されたプーリー１３ｂと、伝達ベルト１５を介して連結されている。
【００２３】
この旋回基盤７は、レール１６上に、図１において左右方向にスライド自在に支持されている。また、旋回基盤７の下部にはラック１７が固定され、このラックにはピニオン１８が咬み合っており、このピニオン１８は、図示しない研磨機本体に固定されているスライド用モータ１９の回転軸先端に装着されている。
【００２４】
図３に示すように、本実施例の研磨装置１は、複数の、本実施例では１２個の棒状部材４をそれぞれ保持するための固定治具２０を有する。
【００２５】
固定治具２０は、保持基盤２１の複数の溝部２１ａ内にそれぞれ内包される支柱部２０ａと、この支柱部２０ａ下端部前面にそれぞれ固着されたクランプ部２０ｂと、支柱部２０ａの後面略中央部に後方に向かってそれぞれ突設された支持バー２０ｃとを具備し、上下方向に移動自在に保持されている。
【００２６】
溝部２１ａ内に位置する支柱部２０ａの両側面には、上下方向に延びるＶ溝２１ｄが設けられ、一方、溝２１ａの内側両面にもＶ溝２１ｂが上下方向に延設されており、これらＶ溝２０ｄとＶ溝２１ｂとにより上下方向に移動自在に複数のボール２２が保持されている。なお、各ボール２２の間には各ボール２２同士が接触しないように、図示しないリテーナが配置されている。
【００２７】
溝２１ａの上下方向略中央の後面には、それぞれ貫通孔２１ｃが形成され、支柱部２０ａに突設された支持バー２０ｃは、それぞれ貫通孔２１ｃから後方へ突出している。ここで、貫通孔２１ｃは、支持バー２０ｃの径に対して大きく形成され、支持バー２０ｃの上下方向の移動を許容する。また、各支持バー２０ｃは、水平方向に延びる結合部材２０ｆにより相互に結合されており、結合部材２０ｆの略中央部は、移動モータ２３の回転軸に固着されたカム２４により下方から支持されている。
【００２８】
ここで、移動モータ２３の回転軸は、カム２４の中心から偏心して結合しており、カム２４の回転により結合部材２０ｆが、ひいては、固定治具２０全体が上下方向に移動するようになっている。
【００２９】
さらに、保持基盤２１の上端部には、固定部材２５が、取り外し可能にネジで固定されている。この固定部材２５は、支柱部２０ａの上部を覆う形で形成されている。この固定部材２５の下部とそれぞれの支柱部２０ａの上端部との間には、棒状部材４を付勢するための押圧バネ２６が介装されている。
【００３０】
ここで、上述した本実施例の端面研磨装置１の動作について説明する。
【００３１】
複数の棒状部材４、本実施例においては１２本のフェルールを、Ｙ方向に１列に所定の間隔で配置し、移動モータ２３を駆動させ、カム２４を回転させることで、結合部材２０ｆ及び支持バー２０ｃを介し、固定治具２０を上方に移動させる。すなわち、棒状部材４を研磨シート３から離す。そして、旋回基盤７を移動させることにより、研磨盤２を移動させ、棒状部材４を所定の位置に配置する。ここで、再び移動モータ２３を駆動し、カム２４が結合部材２０ｆと離れる位置まで回転させる。すなわち固定治具２０が下方に移動され、棒状部材４は研磨シート３上面に接する。また、押圧バネ２７により固定治具２０が付勢されることで、棒状部材４は、研磨シート３上に付勢される。この状態で、研磨盤２を偏心軸１２を中心に旋回運動させながら図１の左右方向に直線移動させて、端面研磨を行う。
【００３２】
この旋回運動は、旋回用モータ１４を駆動することによって、プーリー１３ｂ、伝達ベルト１５及びプーリー１３ａを介し、偏心軸１２を回転させ、偏心軸１２の上端部の円盤１１を回転させることにより行い、偏心回転する円盤の動きは、ベアリング１０を介して研磨盤２に伝達され、研磨盤２は所定の偏心量で一定方向を維持した状態で旋回運動する。なお、この旋回運動は所定の間隔で反転するようにしても良い。
【００３３】
一方、直線運動は、スライドモータ１８を駆動させて、スライドモータ１８の軸の先端に取り付けられたピニオン１９を回転させ、この回転力を旋回基盤７の下部に設けられたラック１９に伝達することにより行う。これにより、旋回基盤７が所定の距離直線移動され、すなわち研磨盤２が直線移動される。
【００３４】
以下、図面に基づいて、本実施例に係る研磨装置による研磨の利点について述べる。
【００３５】
図４（ａ）に研磨パターンの一例を、図４（ｂ）にその研磨パターンに基づく研磨シートのＡ１-Ａ２線に沿った研磨シートの研磨量を示す。
【００３６】
図４（ａ）に示す例は、単純に各研磨パターンが並ぶように、棒状部材を旋回運動の直径と等しいピッチで各棒状部材を配置して研磨したものである。この例では、図４（ｂ）に示すように、旋回軌跡の中心付近と円周付近とで研磨量に差ができるものの円周付近同士は平均化されており、中心付近の研磨量に対して円周付近の研磨量は約２．８倍程度である。
【００３７】
これに対し、図６に示す従来の研磨法では、ドーナツ状の研磨パターンの内周側と外周側では研磨量に差ができ、外周側及び内周側の研磨量は、その間の研磨量に対し、外周側では約２．５倍程度であるが、内周側では約３．１倍となり、非常に不均一となる。
【００３８】
図５（ａ）に他の研磨パターンを、図５（ｂ）にその研磨パターンに基づくＢ１-Ｂ２線に沿った研磨パターンの重なり、図５（ｃ）にその研磨パターンに基づく研磨シートの研磨量を示す。図５（ａ）に示す例では、各棒状部材を旋回半径とほぼ等しい間隔で配置し、各研磨パターンが半分ずつ重なるようにしている。これにより、研磨量は、図５（ｂ）に示すように、３本の旋回パターンの研磨量の合成により決まり、、図５（ｃ）に示すように、Ｃ１-Ｃ２線に沿った最大研磨量は、最小研磨量の約１．６５倍程度となる。すなわち、この例では、各研磨パターンを所定分だけ重ね合わせることにより、棒状部材の配列方向に沿っての研磨量の差をさらに小さくすることができる。
【００３９】
実際の設計では、棒状部材の径等を考慮して、棒状部材の間隔Ｐを、Ｐ＝ｒ＋α（ｒは旋回半径、αは少なくとも棒状部材の直径以上値）とする。
【００４０】
また、さらに研磨シートを均一に使用するために、Ｐ＝（２／３，１／２，１／３，１／４・・・）ｒ＋αとすることもできる。
【００４１】
ここで、図５の研磨は、Ｐ＝１２ｍｍ、ｒ＝１０．５ｍｍで行ったものであり、この場合の研磨シートの寿命は、図４の場合の１．２?１．３倍であった。なお、隣接する研磨パターンをさらに細かく重ねると、シート寿命はさらに向上するが、その場合でも１．４倍程度が限界と考えられる。
【００４２】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように、本発明の端面研磨装置によれば、研磨シートのほぼ全域を使用することができる。また、旋回運動と直線運動の組み合わせによる研磨であるため、円周差による使用状況の粗密差が少なく、旋回パターンを約半分重ね合わせて配置することにより、研磨シートを平均的に使用することができる。したがって、研磨シートの寿命を延ばすことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る端面研磨装置の要部断面図である。
【図２】本実施形態に係る旋回手段を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】本実施形態に係る保持手段を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図４】本実施形態の端面研磨機による研磨結果を示す図であり、（ａ）は研磨軌跡、（ｂ）はＡ１-Ａ２に沿っての研磨量の変化を示す。
【図５】本実施形態の端面研磨機による研磨結果を示す図であり、（ａ）は研磨軌跡、（ｂ）はＡ１-Ａ２に沿っての研磨パターンの重ね合わせ、（ｃ）はＡ１-Ａ２に沿っての研磨量の変化を示す。
【図６】従来技術に係る端面研磨機による研磨結果を示す図であり、（ａ）は研磨軌跡、（ｂ）はＣ１-Ｃ２に沿っての研磨量の変化を示す。
【符号の説明】
１端面研磨装置
２研磨盤
３研磨シート
４棒状部材
５弾性材シート
６止めゴマ
７旋回基盤
８第１連結ピン
９第２連結ピン
１０ベアリング
１１円盤
１２偏心軸
１３プーリー
１４旋回用モータ
１５伝達ベルト
１６レール
１７ラック
１８ピニオン
１９スライド用モータ
２０固定治具
２１保持基盤
２２ボール
２３移動モータ
２４カム
２５固定部材
２６押圧バネ

Claims

複数本のフェルールの端面を研磨シートに押付けて研磨する光ファイバ端面研磨方法において、
前記研磨シートが固定された研磨盤を、当該研磨シートの向きを変えないで所定の旋回半径で旋回可能に、且つ、所定方向に直線移動可能に設け、前記研磨盤に対して上下動可能に配置した固定治具に、複数の前記フェルールを、前記研磨盤の前記直線移動方向と直交する方向に沿って前記研磨盤の旋回半径の２倍以下で且つ前記フェルールの直径以上の相互間隔で配列し、
前記各フェルールを前記研磨シートから離した状態で、前記研磨盤を移動させて前記各フェルールを所定位置に配置し、その後、前記固定治具を下方に移動させ前記各フェルールを前記研磨シート上に付勢させた状態で、前記研磨盤を前記旋回半径で旋回させながら前記所定方向に直線移動させることを特徴とする光ファイバ端面研磨方法。
複数本のフェルールの端面を研磨シートに押付けて研磨する光ファイバ端面研磨装置において、
前記研磨シートを保持する研磨盤と、
前記研磨盤に対して上下動可能に配置され、複数本の前記フェルールを保持して前記研磨シートに付勢する保持手段と、
前記研磨盤を、前記研磨シートの向きを一定に保持したまま所定の旋回半径で旋回させる旋回手段と、
前記旋回と同時に、前記研磨盤を所定方向に直線移動させる移動手段とを有し、
前記保持手段に、複数本の前記フェルールを、前記研磨盤の移動方向と直交する方向に沿って前記研磨盤の旋回半径の２倍以下で且つ前記フェルールの直径以上の相互間隔で配列したことを特徴とする光ファイバ端面研磨装置。