KR0158005B1 - 경면 폴리싱 장치 - Google Patents

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KR0158005B1
KR0158005B1 KR1019940007235A KR19940007235A KR0158005B1 KR 0158005 B1 KR0158005 B1 KR 0158005B1 KR 1019940007235 A KR1019940007235 A KR 1019940007235A KR 19940007235 A KR19940007235 A KR 19940007235A KR 0158005 B1 KR0158005 B1 KR 0158005B1
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도라히꼬 간다
마사시게 미쯔하시
시게노부 와다
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추후 보충
닛본 덴기 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 광 파이버 커넥터 또는 유사한 긴 공작물의 단부를 볼록 형상으로 경면 폴리싱하기 위한 장치에 관한 것이다.
제1연마 숫돌은 공작물을 폴리싱하고 제2연마 숫돌은 제1연마 숫돌이 변형되었을 때 제1연마 숫돌의 공작면을 수정한다. 제1및 제2연마 숫돌의공작면들은 원형 또는 타원형 단면을 갖는 호형 오목면이 제1연마 숫돌의 공작면에 형성되도록 수직 방향 또는 경사 방향으로 주행한다. 제1연마 숫돌의 공작면에 항상 고처리능력이 마련되도록 여기에 전해 드레싱이 이루어진다. 제1연마 숫돌의 오목면이 변형되면, 제2연마 숫돌은 그 공작면으로 제1연마 숫돌의 오목면을 수정한다.

Description

경면 폴리싱 장치
제1도는 본 발명이 적용될 수 있는 광섬유 커넥터의 개략도.
제2a도 및 제2b도는 원통형 공작물의 단부를 경면 폴리싱 (mirror-polishing)하기 위한 종래의 공정을 도시한 개략도.
제3도는 본 발명의 경면 폴리싱 장치의 부분 사시도.
제4도는 본 발명의 일반적 구조를 도시한 측면도.
제5도 및 제 6도는 본 발명의 변형예를 도시한 부분 사시도.
제7도는 변형예에 포함된 두 개의 연마 휘일 사이의 다른 위치 관계를 도시한 평면도.
제8도는 변형예의 일반적 구조를 도시한 측면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 광섬유 14 : 원추형 단부
16 : 플라스틱 시트 또는 폴리셔 20 : 경면 폴리싱 장치
22 : 원통형 공작물 22a : 볼록 팁
24 : 연마 휘일 24a : 공작면
26 : 수정 휘일 28 : 음전극
34 : 이송 기구 36 : 가압 기구
40 : 역전 모터 44 : 스테이지
본 발명은 예를 들어 유리, 세라믹 및 플라스틱 등으로 제조되고 원형 또는 직사각 단면을 갖는 광섬유 커넥터 또는 유사한 공작물의 단부를 볼룩 형상으로 경면 폴리싱하기 위한 장치에 관한 것이다.
경면 폴리싱이 필요한 전형적인 공작물은 광섬유이다. 두 개의 광섬유를 함께 연결하여 이를 통해 광 신호를 전달하고자 할 때, 서로 대면하는 섬유의 단부들을 볼록 형상으로 경면 폴리싱할 필요가 있으며, 그렇지 않으면 대면한 섬유의 단부들 사이의 간격은 광학적 손실을 초래하게 된다. 경면 폴리싱된 섬유 단부들은 소위 물리적 접촉 섬유 커넥터[physical contact(PC) fiber connector]를 구성하도록 서로 접촉된다. 따라서, 이러한 PC 섬유 커넥터는 최소한의 광학적 손실을 입게 된다.
PC 커넥터를 구성하는 섬유의 단부를 경면 폴리싱하는 장치는 예를 들어 일본국 특허 출원 공개 제63-102863호나 일본국 특허 공고 제4-2388호에 기술되어 있다. 이러한 경면 폴리싱 장치는 통상 회전하는 연마 휘일로 공작물의 단부를 연마하거나 자유 연마제 입자로 래핑(lapping)하여 구형 형상의 공작물을 마련하고 그 연후에 미립 연마제(fine abrasive particles)가 마련된 플라스틱 시트에 대하여 이를 가압함으로써 구형 단부를 폴리싱하여 왔다. 결국, 공작물에는 플라스틱 시트의 국부 변형과 미립 연마제의 작용에 의해 매끄러운 볼록 팁(smooth convextip)이 마련되었다. 이러한 종류의 폴리싱 작업은 흔히 연마제 입자의 직경을 순차적으로 감소시키는 여러 연속적인 단계로 수행된다. 이는 공작물의 단부에 팁의 표면 거칠기(surface roughness)를 감소시키면서 소정 볼록 형상을 제공한다.
그러나, 상술한 종래 공정은 다음과 같은 해결하지 못한 여러 문제점을 갖는다. 우선, 공작물에 볼록 팁을 마련하기 위해서는 여러 공정과 이에 따른 긴 처리 시간을 필요로 한다. 선행 연마 단계에서와는 달리, 특히 폴리싱 단계에서는, 플라스틱 시트와 미립 연마제를 자구 교환하지 않으면 그 연마력이 일정하게 유지되지 않으므로 결국 생산성이 낮아진다. 또한, 이 공정은 플라스틱 시트의 변형에 의존하기 때문에 공작물에 정밀한 원형 또는 타원 단면을 갖는 볼록 팁을 제공하기 어렵다.
따라서, 본 발명의 목적은 고정밀도로 원통형 공작물의 단부를 경면 폴리싱할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고정밀도로 여러 종류의 광학 공작물의 단부를 경면 폴리싱할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 광섬유 커넥터나 이와 유사한 원통형 광학 공작물의 단부를 볼록 형상으로 효과적이면서 정확하고 신속하게 경면 폴리싱할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 적어도 하나의 긴 공작물의 단부를 경면 폴리싱하기 위한 장치는, 호형 오목면(arcuate concavity)을 가지며 공작물의 단부를 폴리싱하기 위한 공작면이 구비된 제1디스크형 회전 연마 휘일과, 호형 오목면이 변형되었을 때 호형 오목면을 수정하기 위한 공작면을 구비하고 제1연마 휘일의 공작면이 주행하는 방향과 제2연마 휘일의 회전 축선이 서로에 대하여 소정 각도로 경사지도록 제1 및 제2연마 휘일이 위치하게 구성된 제2디스크형 회전 연마 휘일과, 공작물의 단부와 제1연마 휘일의 공작면을 접촉시키도록 공작물과 제1연마 휘일을 서로에 대하여 이동시키기 위한 제1이동 기구와, 제1 및 제2연마 휘일의 공작면을 접촉 시키도록 제1 및 제2연마 휘일을 서로에 대하여 이동시키기 위한 제2이동 기구를 포함한다.
또한 본 발명에 의하면, 긴 공작물을 경면 폴리싱하는 방법은, 디스크형 연마 휘일의 외주연 상에 마련된 공작면 안에 호형 오목면을 형성하는 단계와, 연마 휘일을 회전시키는 단계와, 공작물을 회전시키는 단계와, 공작물의 단부에 연마 휘일의 호형 오목면에 의해 볼록 형상이 마련되도록 공작물의 단부를 연마 휘일의 공작면과 접촉시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 함께 다음 설명으로부터 보다 잘 이해될 수 있을 것이다.
본 발명을 보다 잘 이해될 수 있도록, 종래의 경면 폴리싱 장치를 참고로 간단히 기술하기로 한다. 먼저, 제1도에는 상술한 PC 커넥터가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, PC 커넥터는 각각 수정(quartz)으로 형성되고 유리 페룰(glass ferrule, 12)안에 수용된 단일 모드 광섬유(10)을 구비하고 있다. 각 섬유(10)에는 경면 폴리싱에 의한 볼록 반구형 팁이 마련되어 있다.
제2a도 및 제2b도에는 상술한 일본국 특허 출원 공개 제63-102863호 또는 일본국 특허 출원 공고 제4-2388호에 기술된 볼록 팁을 갖는 섬유(10)을 제공하기 위한 경면 폴리싱 장치가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 예를 들어 커넥터와 같은 공작물의 단부(14)를 연마하여 원추형 팁을 형성하기 위해 연마 휘일 또는 연마기(grinder, 15)를 회전시킨다. 그리고 나서, 그 위에 미립 연마제(16a)가 구비되고 회전판에 부착된 플라스틱 시트 또는 폴리셔(polisher,16)에 대하여 원추형 단부를(14)를 가압시킨다. 결국, 원추형 단부(14)는 폴리싱되어 시트(16)의 국부 변형과 연마제(16a)의 작용에 의해 매끄러운 볼록 팁으로 형성된다. 일반적으로, 이러한 폴리싱 작업은 미립 연마제(16a)의 직경을 순차적으로 감소시키면서 여러 연속 단계로 수행된다. 이는 그 표면 거칠기를 감소시키면서 볼록 팁을 구비한 커넥터를 마련하는데 유용하다.
그러나, 종래 장치의 문제점은 볼록 형상으로 커넥터의 단부(14)를 완전히 폴리싱하는 데 많은 단계를 필요로 한다는 것이다. 특히, 시트(16)과 연마제(16a)를 자주 교체하지 않으면, 시트(16)과 연마제(16a)의 연마력이 항상 적절히 유지될 수 없다.
제3도 및 제4도에는 본 발명에 의한 경면 폴리싱 장치(20)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 경면 폴리싱 장치(20)은 광섬유 또는 유사한 원통형 공작물(22)를 폴리싱하기 위한 디스크형 연마 휘일(24)와, 이 연마 휘일(24)의 형상을 수정하기 위한 디스크형 수정(correction)을 연마 휘일(26)을 갖고 있다. 연마 숫돌 또는 연마 휘일(24)는 그 외주연 상에 공작물(22)의 팁(22a)를 처리하는 공작면(24a)를 갖고 있다. 다른 연마 휘일 또는 수정 휘일(26)은 그 외주연상에, 연마 휘일(24)의 공작면(24a)에 호형 단면의 오목면을 제공하는 공작면(26a)를 갖고 있다. 음전극(28)은 연마 휘일(24)의 공작면(24a)의 일부를 따라 연장되고 도시된 바와 같이 호형 형상을 갖는다. DC 전원(30)은 음전극(28)과 연마 휘일(24) 사이에 전압을 인가해준다. 이 전압은 연마 휘일(24)의 공작면(24a)에 공급된 약도전성 연마액(32)와 상호 협력하여 휘일(24) 상에 작용하여 전해 드레싱(electrolytic dressing)을 발생시킨다. 전해 드레싱은 공작면(24a)의 연마 능력을 적절히 유지시키고 연마 휘일(24)의 수명을 증가시켜 연마 휘일(24)의 빈번한 교체를 피할 수 있도록 하는 데 유용하다. 공작물(22)와 연마 휘일(24) 및 수정 휘일(26) 각각은 도면에서 화살표로 지시된 바와 같이 특정 방향으로 회전한다.
보다 상세히 설명하면, 연마 휘일(24)의 공작면(24a)는 수정 휘일(26)에 의해 호형 오목면이 형성된다. 따라서, 연마 휘일(24)는 (제3도에서 점들로 표시한) 그 연마 휘일 부분(24b)가 마모될 때까지 반복적으로 사용할 수 있다. 이는 제2a 도 및 제2b도의 종래 장치의 연마제(16a) 및 플라스틱 시트(16)의 빈번한 교체의 필요성을 제거하며, 따라서 많은 수의 공작물을 연속적으로 처리할 수 있도록 한다.
두 개의 휘일(24, 26)의 회전 축선은 서로 수직으로 위치하여, 공작면(24a, 26a)들은 서로 수직방향으로 이동한다. 이러한 구조에 있어서, 수정 휘일(26)이 연마 휘일(24)과 접촉할 때, 수정 휘일의 공작면(26a)는 연마 휘일의 공작면(24a)에 호형 단면의 오목면을 제공한다. 또한, 공작면(24a)의 오목면 곡률 반경은 수정 휘일(26)의 반경을 변경함으로써 변화될 수 있음을 알 수 있다.
작업시에, 연마 휘일(24)의 공작면(24a)에 수정 휘일(26)에 의해 호형 오목면이 마련된 후에, 공작면(24a)와 공작물(22)는 오목면의 반경 방향과 공작물의 회전 축선이 서로 정렬되도록 접촉한다. 결과적으로, 공작면(24a)의 연마력이 적절히 유지되기만 한다면, 공작면(24a)의 오목면의 곡률 반경, 즉 연마 휘일(24)의 반경과 동일한 곡률 반경으로 공작물(22)의 단부에 볼록 팁(22a)가 형성된다. 연마 휘일(24)가 작물 단부를 이와 같이 처리하도록 반복적으로 작동하면, 공작면(24a)는 순차적으로 변형하여 결국 볼록 팁(22a)를 정확히 형상화시킬 수 없다. 이때는, 수정 휘일(26)을 다시 연마 휘일(24)와 접촉시켜서 공작면(24a)의 변형된 오목면을 수정한다.
도시된 실시예에서, 연마 휘일(24)와 수정 휘일(26)은 각각 금속 결합 재료와 결합도가 낮은 수지 결합 재료로 구성된다. 이들 재료는 공작면(24a)의 처리 능력을 적절히 유지하고 공구의 수명을 증가시켜 연마 휘일(24)의 교체 주기를 연장시킨다. 연마 휘일(24)의 공작면(24a)와 음전극(28) 사이에는 DC 전원(30)으로부터 전압이 인가된다. 이는 공작면(24a)에 공급된 약도전성 연마액과 협동하여 연마 휘일(24)상에 전해 드레싱을 행해준다. 전해 드레싱은 공작물(22)의 단부(22a)를 처리해야 할 때는 실행되지만, 오목한 공작면(24a)를 수정할 때는 실행되지 않는다. 이는 전해 드레싱이 과도해지면 연마 휘일(24)의 결합제가 녹아서 신속히 없어지게 되고 따라서 오목한 공작면(24a)를 변형시키고 연마 휘일(24)의 마모를 촉진시키게 되기 때문이다. 경면 폴리싱 장치(20)은 이와 같은 사이클을 반복하여 공작물(22)를 연속적으로 폴리싱한다. 그 결과, 각 공작물(22)의 볼록 팁은 정밀한 볼록 형상이 되고 표면 거칠기가 최소화된다.
제4도에 도시한 바와 같이, 도시된 실시예는 공작물(22)를 일정 속도로 이송하여 공작물(22)의 팁(22a)가 공작면(24a)에 접촉하도록 하는 이송 기구(34)와 일정 압력하에 공작물(22)를 공작면(24a)에 대해 밀어 붙이는 가압 기구(36)을 더 포함한다. 제4도에는 경면 폴리싱 장치(20)의 처리부를 감싸는 덮개와, 역전 모터(40), 척(42), 스테이지(44) 및 모터(46)도 도시되어 있다.
연마 휘일(24)와 공작물(22)는 각각 처리 작업 중에 떨거나 진동하기 때문에 공작물(22)의 볼록 팁(22a)는 응력과 진동을 받게 된다. 이 실시예는 공작물 팁(22a)의 이러한 응력과 진동을 견딜 수 있게 되어 있다. 간단히 말하면, 경면 폴리싱 장치(20)은 휘일 공작면(24a)의 호형 오목면을 공작물 팁(22a)에 전달해 주어 팁(22a)에 볼록 형상을 제공한다. 특히, 이런 종류의 처리 창치에서는 공작물(22)를 연마 휘일(24)의 반경 방향으로 일정 속도로 이송시키면서 폴리싱하는 것이 일반적이다. 이 상태에서, 연마 휘일(24)와 공작물(22)가 떨거나 진동하면 공작물(22)는 간헐적으로 처리되게 되고, 그래서 그 팁에는 응력과 진동이 발생한다. 이 실시예에서는, 초기에 이송 기구(34)가 공작물(22)의 팁(22a)를 거칠게 처리하기 위한 소정 속도로 이송시킨 후, 팁(22a)를 볼록 형상으로 마무리하기 위해 소정 압력하에 가압 기구(36)이 공작물(22)를 휘일 공작면(24a)에 대해 가압하게 된다. 이리하여, 떨림과 진동은 가압 상태 하에 흡수되고, 그 결과 공작물 팁(22a)에는 매끄러운 볼록 형상이 제공된다.
도시한 실시예의 일예를 이하에 특정 허리 조건과 함께 서술하기로 한다. 이 예에서, 연마 휘일(24)는 청동 결합된 4000 메쉬의 다이아몬드 입자로 제조되고 외경 75㎜, 두께 5㎜ 로 된다. 수정 휘일(26)은 수지 결합된 3000 메쉬 다이아몬드 입자로 제조되고 외경 40㎜, 두께 5㎜로 된다. 제1도에 도시한 유리 페룰(12)에 수용된 단일 모드 섬유(10)을 갖는 광섬유 커넥터가 원통형 공작물로서 사용된다.
연마 휘일(24)는 2000 rpm의 속도로 회전된다. 수정 휘일(26)을 구동하는 모터(46)이 100 rpm의 속도로 회전하는 동안, 휘일(26)을 보유한 스테이지(44)는 제4도에 화살표로 도시한 바와 같이 연마 휘일(24)을 향해 이동된다. 결국, 수정 휘일(26)은 연마액(32)가 공급되는 상태에서 휘일(24)와 접촉하게 된다. 이 상태에서, 수정 휘일(26)은 연마 휘일(24)의 공작면(24a)에 곡률 반경이 20㎜ 인 호형 오목면을 제공한다. 공작면(24a)의 오목면은 결합 재료나 휘일(26)의 연마제에 민감하지 않으며 그 곡률 반경은 휘일 (26)의 반경과 같다.
연마액(32)가 음전극(28)과 연마 휘일(24) 사이에 연속적으로 공급되는 동안, 전해 드레싱 효과를 주기 위해 전원(30)으로부터 DC 전압이 음전극(28)과 휘일(24)사이에 인가된다. 특히, 공작물(22)의 팁(22a)를 처리하기 직전에 전해 드레싱이 2A의 전해 전류에 의해 15초간 인가된다. 결국, 공작면(24a)상에 분포된 연마제입자가 그 공작면으로부터 돌출됨으로써 공작면(24a)의 연마 능력을 향상시킨다.
펄스 스테이지를 사용한 이송 기구(34)는 일정 속도로 연마 휘일(24)를 향해 공작물(22)을 이송시키면서 그 축 둘레로 회전되게 한다. 공작물(22)는 연마 휘일(24)에 접촉한 후 연마 휘일(24)에 의해 거칠게 처리된다. 그 후 공작물(22)는 5초간 연마 휘일(24)와 접촉을 유지하고 가압 기구(36)에 의해 500 그램의 일정 하중하에서 가압된다. 가압기구(36)은 공기 실린더에 의해 수행된다. 일정 하중은 돌출한 연마제 입자를 공작면(24a)으로부터 탈락시켜서 공작물 팁(22a)상에서 발생하는 긁힘을 방지하는데 유용하다. 특히, 역전 모터(40)은 공작물(22)를 50rpm의 속도로 회전시키면서 일회전 반마다 회전을 역전시킨다. 그 후, 가압 기구(36)이 공작물(22)상에 100 그램의 낮은 하중을 가해주면서, 공작물(22)는 10초간 계속 접촉을 유지하여 팁(22a)이 마무리되도록 한다.
공작물(22)의 최종 볼록 팁(22a)는 매끄러운 볼록 형상을 가지며, 그 곡률반경은 연마 휘일(24)의 오목부 곡률 반경과 같은 반경, 즉 20 mm의 반경과 0.08㎛ Rmax 미만의 표면 거칠기를 갖는다. 상기 예는 유리로 된 광섬유 커넥터를 사용하고 있지만, 바람직한 볼록 팁은 제1도의 페룰(12)가 지르코니아 세라믹에 의해 제조되는 커넥터에서도 또한 성취된다.
공작물(22)의 팁(22a)가 전해 드레싱 없이 처리되는 경우에, 공작면(24a)의 연마력은 적정 수준으로 유지되지 않아 팁(22a)는 표면 거칠기가 0.2㎛ Rmax 보다 큰 사금석 표면을 갖는다. 또, 공작물(22)가 단순히 전해 드레싱 하에 공작면(24a)와 접촉 상태로 이송되기만 하는 경우에는, 그 팁(22a)는 다른 인자는 물론 휘일(24)의 떨림에 의해 간헐적으로 폴리싱된다. 결국, 공작물 팁(22a)는 응력과 진동을 받게 된다.
연마 휘일(24)의 오목한 공작면(24a)가 반복 처리로 인해 변형되는 경우에는 전해 드레싱이 중지되고 스테이지(44)가 이동되어 수정 휘일(26)이 연마 휘일(24)와 접촉하게 된다. 수정 휘일(26)에 의해 수정이 실시될 때마다 연마 휘일(24)의 외경은 3㎛ 만큼 감소된다. 그러나, 휘일(24)가 전해 드레싱 없이 공작물 팁(22a)를 폴리싱하면 공작면(24a)상에 과도한 저항이 작용되고 공작면(24a)의 오목면이 심하게 변형된다. 또, 공작면(24a)의 오목면이 전해 드레싱 하에서 수정되면 연마 휘일(24)의 금속 결합 재료는 과도하게 제거되고 연마 휘일(24)의 외경은 매번 5㎛ 내지 8㎛ 씩 감소된다.
연마 휘일(24)의 오목한 공작면(24a)의 수정 후에, 다른 공작물(22)가 팁(22a)는 제1공작물(22)의 팁(22a)와 같은 방법으로 처리된다. 이런 처리 사이클은 연마 휘일(24)의 연마 휘일 부분(24b)가 완전히 마모될 때가지 반복된다. 결국, 곡률 반경 및 표면 거칠기가 각각 20㎜ 및 0.08 ㎛ Rmax인 극히 재생 가능한 볼록 팁이 1000 개의 공작물에 대해 얻어진다.
이 실시예에서는 공작물 당 폴리싱 시간이 종래의 폴리싱 시간의 절반 미만까지 감소된다는 것을 알게 되었다. 또, 공구 교체에 드는 시간 손실이 1/50 미만으로 감소된다.
제5도를 참조하면, 상기 실시예의 변형예가 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 경면 폴리싱 장치(20A)는 연마 휘일(24)가 그 양 축단부 중 한 단부에 공작면(24a)을 갖는 점에서 경면 폴리싱 장치(20)과 다르다. 따라서 공작면(24a)의 오목면을 수정하기 위한 수정 휘일(26)은 연마 휘일( 24)에 대해 도시된 위치에 유지된다.
제6도에 도시한 바와 같이, 경면 폴리싱 장치(20A)는 복수개의 공작물(22)의 팁(22a)를 동시에 처리할 수 있다. 경면 폴리싱 장치(20A)가 복수개의 공작물(22)을 동시에 취급하는 경우, 연마 휘일(24) 상에 작용하는 전해 드레싱의 효과는 폴리싱 직후 사라져서 공작면(24a)가 메워지게 된다. 이런 문제를 해결하기 위해, 도시된 실시예에서는 공작물(22)의 수와 같거나 그 보다 적은 수의 복수개의 음전극(28)이 사용되고 균형이 잘 잡힌 상태로 공작물(22)과 교대로 배치된다. 이런 구조에서, 전해 드레싱은 휘일(24)가 다음 공작물(22)을 처리하기 직전에 재차 수행되어 연마 휘일(24)가 항상 안정된 연마력을 유지할 수 있게 한다.
휘일(24, 26)의 공작면(24a, 26a)가 각각은 전자가 후자와 접촉하게 될 때 서로에 대해 수직으로 주행한다. 수정 휘일(26)에 의해 휘일(24)에 오목면이 형성된 후에, 각 공작물(22)는 연마 휘일(24)와 수직 상태로 접촉하도록 이송되고 연마 휘일(24)의 오목면의 곡률 중심과 공작물(22)의 회전 축선이 연마 휘일(24)의 회전 축선과 동심이 된다. 결국, 공작물(22)에는 반구형 볼록 팁(22a)가 제공된다.
제7도는 변형된 실시예에 포함된 두 개의 휘일(24, 26) 사이의 다른 특징 위치 관계를 도시한다. 도시한 바와 같이, 휘일(24,26)의 공작면은 서로에 대해 10도의 각도 θ 만큼 경사져 있다. 특히, 휘일 공작면(24a)의 주행 방향과 수정 휘일(26)의 회전 축선은 서로에 대해 0도 내지 45도 범위의 각도 θ만큼 경사진다. 이런 상대 위치는 공작면(24a)에 각도θ에 대응하는 편심도를 갖는 타원형 단면의 오목면을 제공한다. 공작물(22)가 이러한 공작면(24a)와 접촉하게 되면 타원형 단면의 볼록 팁(22a)가 제공된다. 복수개의 공작물(22)는 필요에 따라 공작면(24a)에 동시에 접촉하게 할수도 있다.
제8도에 도시한 바와 같이, 폴리싱 장치(20A)는 제4도에 도시한 폴리싱 장치(20)의 구성 부품 이외에 가압 기구(36)과 공작물(22) 사이에 진동 감쇄 부재(48)을 갖는다. 진동 감쇄 부재(48)은 연마 휘일(24)와 공작물(22)의 떨림 및 진동을 감쇄시킨다. 이런 떨림과 진동은 공작물(22)를 간헐적으로 처리되게 하여 볼록 팁(22a)가 상술한 바와 같이 응력 및 진동을 받게 된다. 제8도에서, 도면 부호(50)은 연마 휘일(24)를 구동하는 모터를 표시한다.
변형된 실시예의 일예를 이하에 제5도 내지 제8도를 참조하여 구체적인 처리 조건과 함께 기술하기로 한다. 제8도는 폴리싱 장치(20A)가 단일 공작물(22)을 폴리싱하는 상태를 도시한 것이다. 연마 휘일(24)는 청동 결합된 4000 메쉬 다이아몬드 연마제로 구성된다. 휘일(24)는 청동 결합된 4000 메쉬 다이아몬드 연마제로 구성된다. 휘일(24)는 외경이 100㎜ 인 컵형 구조로 되어 있다. 수정 휘일(26)은 수지 결합된 3000 메쉬 다이아몬드 연마제로 구성되고 외경 40㎜ 이며 두께 5㎜ 이다. 제1도에 도시한 바와 같이, 공작물(22)는 페룰(12)에 삽입된 단일 모드 석영 섬유(10)을 갖는 제1도의 광섬유 커넥터로서 마련된다.
작동시에, 연마 휘일(24)를 구동하는 모터(50)는 1800 rpm의 속도로 회전되며, 수정 휘일(26)을 구동하는 모터(46)은 100 rpm의 속도롤 회전된다. 제5도에 도시한 바와 같이, 휘일(24, 26)의 공작면(24a, 26a)는 각각 서로에 대해 수직으로 유지되지만, 수정 휘일(26)을 보유한 스테이지(44)는 수정 휘일(26)이 연마 휘일(24)와 접촉할 때까지 이동된다. 연마액(32)가 연속적으로 공급되는 동안 수정 휘일(26)은 골률 반경이 20㎜ 인 진원 단면을 갖는 호형 오목면을 연마 휘일(24)의공작면(24a)에 형성시킨다. 오목면의 곡률 반경은 연마 휘일(24) 또는 수정 휘일(26)의 결합 재료와 연마제의 종류에 무관하게 수정 휘일(26)의 반경과 같다.
그 후, 전원(30)으로부터 DC 전압이 음전극(28)과 휘일(24) 사이로 인가되고 연마액(32)가 그 사이로 공급된다. 도시된 실시예에서, 공작물 팁(22a)가 처리되기 직전에 전해 드레싱이 공작면(24a) 상에 연마제 입자를 돌출시키기 위해 2 A의 전해 전류에 의해 15초간 실시된다. 이런 전해 드레싱은 공작면(24a)에 만족할 만한 처리 상태를 제공한다.
제8도에 도시한 바와 같이, 공작물(22)는 이송 기구(34)에 의해 공작면(24a)를 향해 일정 속도로 이송되면서 역전 모터(40)에 의해 회전하게 된다. 공작면(24a)에 접촉함에 따라 공작물(22)는 거칠게 연삭된다. 그 후, 공작물(22)는 가압 기구(36)에 의해 가해진 500 그램의 일정 하중 하에서 5초간 공작면(24a)에 대해 밀어 붙여진다. 이 일정 하중에 의해 공작면(24a)으로부터 돌출하는 연마제 입자를 탈락시켜서 공작면(24a)를 평탄화시킨다. 이는 공작물 팁(22a)에 긁힘이 없게 하는 데 유효하다. 역전 모터(40)은 50rpm의 속도로 회전되고, 일회전 반마다 역전된다. 결국, 공작물(22)는 가압 기구(36)에 의해서 또한 가해지는 100 그램의 약한 일정 하중 하에서 공작면(24a)와 10초간 접촉을 유지한다. 이렇게 해서 공작물 팁(22a)가 완성된다. 폴리싱 작업이 반복되면 연마 휘일(24)의 공작면(24a)는 변형된다. 이때, 스테이지(44)가 다시 연마 휘일(24)를 향해 이동하여 수정 휘일(26)이 공작면(24a)의 오목면을 수정하게 한다 공작물(22)의 볼록 팁(22a)는 공작면(24a)의 오목면의 곡률 반경과 같은 반경, 즉 20㎜의 곡률 반경를 가지며, 표면 거칠기는 0.08㎛ Rmax 미만이 된다. 즉, 팁(22a)는 매끄러운 진원 단면을 갖는다.
상술한 장점은 제1도의 원통형 유리 페룰(12)을 지르코니아 세라믹 페룰이나 플라스틱 페룰 혹은 심지어는 직사각형 단면을 갖는 공작물로 대체하여 성취할 수 도 있다. 또, 공작면(24a, 26a), 즉 공작면(24a)의 주행 방향과 수정 휘일(26)의 회전 축선이 서로에 대해 10도 경사져 있는 제7도의 구조에서, 수정 휘일(26)의 공작면(24a)에 타원 단면을 갖는 오목면을 형성시킨다. 공작물(22)가 이런 타원형 오목면을 가진 공작면(24a)에 의해 폴리싱되면 타원형 단면을 갖는 볼록 팁(22a)가 제공된다. 상술한 각도가 점점 증가하면 타원 단면의 편심도도 점점 증가된다.
이 실시예에서는, 전술한 실시예와 같이, 종래의 처리 시간의 절반 미만으로 처리 시간이 단축된다. 또, 공작면(24a)에 의해 복수개의 공작물(22)가 동시에 폴싱될 때 단일 공작물(22)가 단독 처리될 때보다 공작물 당 처리 시간이 더욱 단축된다. 게다가, 공구 교체로 인한 시간 손실은 플라스틱 시트(16)과 미립 연마(16a)를 사용하는 종래 방법에 비해 1/50 미만으로 감소된다.
요약하면, 본 발명은 예를 들어 유리, 세라믹, 플라스틱 또는 그 조합으로 된 광섬유 커넥터의 단부나 혹은 다른 임의의 공작물의 단부를 종래보다 훨씬 단시간 내에 정확한 볼록 형상으로 처리할 수 있는 경면 폴리싱 장치를 제공한다는 것을 알 수 있을 것이다. 또, 본 발명의 장치는 그 공구 교체 빈도를 현저히 감소시키고 생산성을 상당히 증가시킨다.
기술 분야에 숙련된 자라면 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 본 발명의 정신을 수용하면서 각종 변경이 가능할 것이다.

Claims (16)

  1. 적어도 하나의 긴 공작물의 단부를 경면 폴리싱하기 위한 장치에 있어서, 호형 오목면을 갖고 공작물의 단부를 폴리싱하기 위한 공작면을 구비한 제1디스크형 회전 연마 휘일과, 호형 오목면이 변형되었을 때 호형 오목면을 수정하기 위한 공작면을 구비하고, 제1 연마 휘일의 공작면이 주행하는 방향과 제2연마 휘일의 회전 축선이 서로에 대하여 소정 각도로 경사지도록 제1 및 제2연마 휘일이 위치하도록 구성된 제2디스크형 회전 연마 휘일과, 공작물의 단부와 제1 연마 휘일의 공작면을 접촉시키도록 공작물과 제1연마 휘일을 서로에 대하여 이동시키기 위한 제1 이동 기구와, 제1 및 제2연마 휘일의 공작면을 접촉시키도록 제1 및 제2연마 휘일을 서로에 대하여 이동시키기 위한 제2이동 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 경면 폴리싱 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제1 이동 기구와 공작물 사이에 개재된 진동 감쇄 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 경면 폴리싱 장치.
  3. 제1항에 있어서, 공작물과 제1 및 제2연마 휘일 중 하나를 각각 회전시키기 위한 다수의 구동 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 경면 폴리싱 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 공작물을 일정 속도로 이송함으로써 공작물이 제1연마 휘일의 공작면과 접촉하도록 하는 이송 수단과, 공작물이 일정 압력으로 제1연마 휘일의 공작면과 접촉된 채로 유지 되도록 하는 가압 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 경면 폴리싱 장치.
  5. 제1항에 있어서, 제1 및 제2연마 휘일의 공작면이 각각 제1 및 제2연마 휘일의 외주연 상에 마련된 것을 특징으로 하는 경면 폴리싱 장치.
  6. 제1항에 있어서, 제1 및 제2연마 휘일이 각각 금속 결합 재료와 수지 결합 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 경면 폴리싱 장치.
  7. 제6항에 있어서, 제1연마 휘일의 공작면을 전해 드레싱하기 위한 전해 드레싱 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 경면 폴리싱 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전해 드레싱 수단이 제1연마 휘일의 공작면에 인접한 음전극을 포함하고, 상기 제1연마 휘일의 공작면에 연마액을 가할 때 제1연마 휘일과 음전극 사이에 DC 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 경면 폴리싱 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1연마 휘일의 공작면이 주행하는 방향과 제2연마 휘일의 회전 축선 사이의 소정 각도가 0˚ 내지 45˚ 범위에 위치하는 것을 특징으로 하는 경면 폴리싱 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 제1연마 휘일의 공작면이 제1연마 휘일의 축방향 양 단부 중 하나 상에 마련되고, 제2연마 휘일의 공작면이 제2연마 휘일의 외주연 상에 마련되는 것을 특징으로 하는 경면 폴리싱 장치.
  11. 제10항에 있어서, 공작물과 제1연마 휘일이 제1연마 휘일의 호형 오목면의 곡률 중심과 공작물의 회전 축선이 제1연마 휘일의 회전 축선과 동축이 되도록 위치한 것을 특징으로 하는 경면 폴리싱 장치.
  12. 제10항에 있어서, 다수의 공작물이 제1연마 휘일의 호형 오목면의 곡률 중심과 다수의 공작물의 회전 축선들이 제1연마 휘일의 회전 축선과 동축이 되도록 제1연마 휘일의 공작면에 대면하고, 상기 다수의 공작물의 단부들이 제1연마 휘일의 공작면과 동시에 접촉하는 것을 특징으로 하는 경면 폴리싱 장치.
  13. 제12항에 있어서, 제1 및 제2연마 휘일이 각각 금속 결합 재료와 수지 결합 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 경면 폴리싱 장치.
  14. 제13항에 있어서, 제1연마 휘일의 공작면을 전해 드레싱하기 위한 전해 드레싱 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 경면 폴리싱 장치.
  15. 청구항 제14항에 있어서, 상기 전해 드레싱 수단이 다수의 공작물과 교대로 등간격으로 위치한 다수의 음전극을 포함하고, 제1연마 휘일의 공작면과 음전극 사이에 연마액이 가해질 때 제1연마 휘일과 각각의 음전극들 사이에 DC 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 경면 폴리싱 장치.
  16. 긴 공작물을 경면 폴리싱하는 방법에 있어서, 디스크형 연마 휘일의 외주연 상에 마련된 공작면에 호형 오목면을 형성하는 단계와, 연마 휘일의 회전시키는 단계와, 공작물을 회전시키는 단계와, 공작물의 단부에 연마 휘일의 호형 오목면에 의해 볼록 형상이 마련되도록 공작물의 단부를 연마 휘일의 공작면과 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경면 폴리싱 방법.
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