JP6835372B1 - 光ファイバフェルールの端面研磨装置 - Google Patents

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。

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

Claims (4)

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、
   該ターンテーブルを昇降させることで、前記保持手段に保持された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に前記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、
   前記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公転させる公転機構および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を有する回転手段と、
   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た後、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る機能と、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制御手段とを備え、
   該制御手段は、前記ターンテーブルを所定の公転位置を保持した状態で、前記自転機構によって前記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。
2. 前記ターンテーブルには、該ターンテーブルに設置された前記研磨盤の周方向に間隔を隔てて、前記研磨盤を前記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る、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と、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とを有し、
   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と、前記自転位置基準部を検出する自転センサとを有する、ことを特徴とする請求項１から２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。
4. 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り、
   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３に記載の光ファイバフェルールの端面研磨装置。

Images