WO1987000785A1 - Grinder for core of optical connector and core grinding method - Google Patents

Description

明 細 書

発 明 の 名 称

光コネ ク タの中子用研磨盤と その中子研磨方法

技 衛 分 野

この発明は、 光フ ァ イバ相互の接練、 あるいは光フ ァ ィ バと他の光部品との接緣に用いられる光コネ ク タの中 子先端面を、 凸形の球面状に研磨するための研磨盤と、 その中子先端面を研磨するための方法に関する。

技 術 背 景

光フ ァ イ バ相互、 あるいは光フ ァ イ バと他の光部品な ど、 これらに関して再現性のある接铳を行なう と き、 光 コネ ク タが用いられる。

一般的な光コネ ク タは、 フ Iルールと称する中子と、 他の部品との組み合わせからな り 、 かかる光コネ ク タ を 光フ ァ イ バに装着する と き、 所定の光フ ァ イ バ端部外周 に中子を取 り つけ、 その中子先端面を光フ ァ イバ端部と と もに研磨した後、 これらを他のコネ ク タ部品中へ組み こむ。

上記において、 中子先端面と光フ ァ イ バ端部を研磨す る理由は、 よ く 知られている通り 、 接铳損失を小さ く す るためである。

最近、 特に注目 されている フ ィ ジカルコ ンタ ク ト法で は、 光コ ネ ク タ を介 して光フ ァ イ バ相互を接铳する と き、 光フ ァ イ バ相互のコアのみを直接かつ物理的に接触 させて、 接続損失をよ り小さ く する よ うに している。 かかる フ ィ ジカルコ ンタ ク ト法を実現するためには、 前記研磨時、 すなわち中子先端面を光フ ァ イバ端部と と もに研磨する と き、 その中子先端面を凸形の球面状に研 磨し、 当該中子先端面の軸心に位置する光フ ァ イ バのコ ァを、 その他部よ り も突出させる必要がある。

光コネ ク タ の中子先端面を ώ形の球面状に研磨する際 の代表例と して、 第 7図に示す手段をあげる こ とができ る。

第 7 図の研磨手段による と き、 凹形の研磨面 1 Aを有す る研磨盤 1 は、 これを研磨盤回転装置 （図示せず） によ り 回転させ、 光コネ ク タの中子 2 はこれを中子回転装置 (図示せず） によ 回転させる と同時に、 中子揺動装置 (図示せず） を介してその先端側を揺動 （捩子運動） さ せ、 かかる運転状態において、 中子 2 の先端面を上記研 磨面 1 Aに押しつけながら、 その中子 2 の先端面を凸形の 球面状に研磨する。

上述した従来例の場合、 研磨盤回転装置、 中子回転装 置だけでな く 、 中子揺動装置をも必要とするので、 研磨 のための設備費が鬵み、 しかも、 研磨盤の回転、 中子の 回転、 中子の揺動、 研磨盤に対する中子の押当力など、 これら四系統を制镩しなければならないので、 制御鎗度 が高 く なり 、 特に中子の揺動運動については、 中子の先 端面を所望の凸形球面に成形する上で高度の制诲性が要 求される。

この発明の一つの目的 （第 1発明） は、 光コネ ク タの 中子先端面を凸形の球面状に研磨するのに適 した研磨盤 を提供する こ と にある。

この発明の他の一つの目的 （第 2発明） は、 十分な強 度を有し、 取り扱いの容易な上記研磨盤を提供する こ と にある。

この発明のさ らに他の一つの目的 （第 3発明） は、 箇 易な制御によ リ上記中子先端面が所望の凸形球面に研磨 でき る方法を提供する こ と にある。

発 明 の 開 示

① 第 1 発明は所期の目的を達成するため、 光コネ ク タ の中子先端面を凸形の球面状に研磨するための研磨盤に おいて、 当該研磨盤が、 低弾性体層と その低弾性体層の 表面に積層された研磨層と を具備 し、 上記低弾性体層の 硬度が、 J I S - A 硬度 5 0 ° 以上、 シ ョ ァ硬度 6 0 ° 以下の範 囲内に定められている こ と を特徴とする。

第 1 発明の研磨盤を介 して光コネ ク タ の中子先端面を 研磨する と き、 これら研磨盤、 中子をそれぞれ回転させ て、 研磨盤の表面に光コネ ク タの中子先端面を押し当て るが、 この際、 中子を研磨盤の表面に対 して鉛直に保持 し、 かかる状態において中子の先端面を研磨する。

第 1 発明の研磨盤は、 低弾性体屠の表面に研磨屠が積 屠されたものであ り 、 弾性変形可能な稜曆構成を有する から、 上述のごと く 、 研磨盤の表面に中子の先端面が押 し当てられたと き、 当該先端面が押し当てられた研磨盤 表面部においてが凹みが生じ、 その凹みの効果によ り 、 中子先端面が所望の形状に研磨される。

すなわち、 中子先端面からの押当力を受けて研磨曆、 低弾性体層の一部が弾性変形 し、 研磨盤表面部が凹形の 球面状態を呈するから、 中子の先端面は、 凹形球面をも つ研磨面に押し当てられたと同様に研磨され、 か く て、 中子の先端面は、 凹形球面と反対の形状、 すなわち凸形 の球面状に仕上げられる。

この際、 凸形球面 （中子先端面） の半径は、 主に低弾 性体層の硬度、 研磨盤表面に対する中子先端面の押当力 によ り決定されるが、 その低弾性体層の硬度が、 J I S -A 硬度 5 0 ° 以上、 シ ₃ ァ硬度 8 0 ° 以下の範囲内に定められ ているので、 後述する具体例のごと く 、 良好な上記凸形 球面が得られる。

② 第 2発明は所期の目的を達成するため、 光コネ ク タ の中子先端面を凸形の球面状に研磨するための研磨盤に おいて、 当該研磨盤が、 低弾性体曆と その低弾性体層の 表面に一体に積曆された研磨曆とその低弾性体曆の裏面 に積層された硬質体層とを具備しており 、 上記低弾性体 層の硬度が、 J I S- A 硬度 50。 以上、 シ ョ ァ硬度 8 0 ° 以下 の範囲内に定められてい こ と を特徴とする。

第 2発明の研磨盤も、 第 1発明の場合と同様に して用 いる こ と によ り 、 中子先端面を良好な凸形の球面状に仕 上げる こ とができ、 しかも、 当該研磨盤が硬質体曆をも 備えているので、 その硬質体層にょ リ強度上の保証が得 られ、 研磨盤回転装置への着脱操作も容易に行なえる。 ③ 第 3発明は所期の目的を達成するため、 光コネ ク タ の中子先端面を凸形の球面状に研磨するための研磨方法 において、 少な く と も、 低弾性体層とその低弾性体層の 表面に一体に積曆された研磨屠とを具備している と と も に、 上記低弾性体層の硬度が、 JIS-A 硬度 50 ° 以上、 シ ョ ァ硬度 80 ° 以下の範囲内に定められている研磨盤を 用い、 その研磨盤、 中子を、 これらの軸心を中心に して それぞれ回転させ、 かつ、 研磨盤表面に対して鉛直に保 持した中子の先端面を研磨盤表面に押しつける こ と に よ リ 、 その研磨盤表面を凹ませて、 当該中子先端面を凸形 の球面状に研磨する こ と を特徴とする。

第 3発钥の研磨方法では、 表面に研磨層を有する硬度 が、 JIS-A 硬度 50 ° 以上、 シ 3 ァ硬度 80 ° 以下の範囲内 に定められている研磨盤を用い、 その研磨盤表面を、 こ れに押 しつけた中子先端面によ り 凹ませながら当該中子 先端面を所定の形状に研磨するので、 それぞれ回転状態 にある研磨盤の表面と中子の先端面とを適当な接蝕圧に て相互に接触させればよ く 、 したがって、 研磨時の中子 を特殊運動させる必要がないのはも ちろん、 通状の態様 で回転している研磨盤と中子との接触圧を制御すればよ く 、 その単純な制御にょ リ 、 中子先端面を所定の凸形の 球面に仕上げる こ とができ る。

図面の簡単な説明

第 1 図はこの発明の第 1 発明における研磨盤の一実施 例を示した横断面図、 第 2図はこの発明の第 2発明にお ける研磨盤の一実施例を示した横断面図、 第 3図、 第 4 図は上記研磨盤を用いた研磨装置の一例を示 した側面図 と平面図、 第 5図は中子先端面 （凸形球面） の半径と低 弾性体屠の硬度との関係を示した図、 第 6 図は上記凸形 球面の半径と接触損失との関係を示した図、 第 7図は従 来の研磨方法の説 ¾図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、 この発明に係る研磨盤、 研磨方法の実施例につ き、 図面を参照して説明する。

第 1 図に示 した研磨盤 3 ほ、 第 1 発明に関する もので あ り 、 かかる研磨盤 3 は、 低弾性体屠 4 と、 その低弾性 体層 4 の表面に一体に積層された研磨曆 5 と を具備して いる。

低弾性体曆 4 は、 軟質のゴ ム 、 軟質のプラ スチ ッ ク、 これらの複合材など、 任意の低弾性体からな り 、 その硬 度が J I S - A 硬度 5 0。 からシ ₃ ァ硬度 6 0 ° の範囲内に定め られている。

研磨曆 5 は、 一例と してダ イ ヤモ ン ドラ ッ ピングフ ィ ル ムからなる。

低弾性体層 4 と研磨曆 5 ほ、 以下に述べる適宜の手段 を介して一体に積層される。

その一つは接着剤による接着手段であ り 、 他の一つは ホ ッ ト プレ ス、 ホ ッ ト メ ル ト などに よる熱融着手段であ リ 、 さ らに他の一つは、 ボル ト · ナ ッ ト とか、 あるいは ク リ ッ ブ （ばねク リ ッ ブ、 カシ メ 止め ク リ ッ ブ） などの 止具による止着手段である。

かかる手段において、 接着手段、 熱融着手段などは周 知の方法が適宜採用される。

止着手段において、 ボル ト · ナッ ト を用いる と きは、 低弾性体層 4 、 研磨曆 5 を貫通するボル ト と、 そのボル ト に締つけられたナ ッ ト とを介して、 これら両層が一体 積層され、 ク リ ッ ブを用いる と きは、 低弾性体層 4 、 研 磨層 5 の周縁において、 その両方を挟みつける。

低弾性体曆 4 の下には、 必要に応 じ、 板状の硬質体層 が取 り 外し可能に積曆される こ とがある。

このよ うな研磨盤 3 は、 その表面に光コネ ク タ中子 2 の先端面を押し当てる と、 その押し当てられた部分が凹 む特性をも っ ておリ 、 かかる特性を利用 して、 当該中子 2 の先端面を容易に凸形の球面状に研磨する こ とができ る。

第 2 図は示 した研磨盤 3 は、 第 2発明に関する もので ぁ リ 、 かかる研磨盤 3 は、 低弾性体層 4 と研磨層 5 とが 一体に積曆されているだけでな く 、 その低弾性体層 4 の 裏面に硬質体層 2 0も一体に稜層されている。

第 2 図における低弾性体曆 4 、 研磨層 5 については、 すでに説明 した内容と同じであ り 、 も ちろん低弾性体曆 の硬度は、 J I S - A 硬度 5 0 ° からシ ₃ ァ硬度 8 0 ° の範囲 内に定められている。

硬質体曆 2 0は、 金属、 硬質のゴム、 硬質のプラ スチ ッ ク、 F R P、 強化ガラ ス、 セラ ミ ッ ク、 これらの複合材 など、 任意の材質からなる。

これら低弾性体曆 4 、 研磨層 5 、 硬質体層 20を一体に 積曆する手段と して、 既述の接着手段、 熱融着手段、 止 着手段などが適宜採用される。

第 3 図、 第 4図は、 第 1 図の研磨盤 3 が装着された研 磨装置の具体的一例である。

こ の研磨装置は、 水平状態で回転駆動される回転円盤 6 を有 し、 当該回転円盤 8 は、 その回転轴 7 がモー タ (図示せず） と その伝動系 （図示せず） とを介して回転 される よ うになってレゝる。

回転円盤 6 の上面には、 前述した特性をもつ研磨盤 3 が取リ つけられている。

上記回転円盤 8 に嗪接して垂直に 置されたス タ ン ド 8 には、 研磨盤 3 上に張り 出 して水平方向に往復円弧運 動する支持台 9 が装備されている。

支持台 9 は、 その先端側上面において、 中子ホルダ 10 を回転自在に支持しおり 、 かつ、 該支持台 3 上には、 中 子ホルダ 10をその轴心の回リ に回転させるための中子回 転機構 12が搭載されている。

こ の中子回転機構 12は、 支持台 9 上にブラケッ ト 13を 介して支持されたモータ 14と、 そのモータ 14の出力轴 15 に支持されたプー リ 16と、 そのプー リ 18および中子ホル ダ 10のブー リ部 10A にわたるェン ド レ スベル ト 17とから なる。

光コ ネ ク タ の中子 2 は、 光フ ァ イバ 11の先端外周に取 り つけられ、 かつ、 支持台 9 を回転自在に貫通して研磨 盤 3 の表面に押し当てられる よ うになつており 、 かかる 中子 2 が、 中子ホルダ 1 0の中心に取り外し可能にセ ッ ト されている。

上述のごと く 研磨盤 3 が取り つけられ、 かつ、 光コネ ク タ の中子 2 がセ ッ ト された第 3 図、 第 4図の研磨装置 を用いて第 3発明を実施する と き、 すなわち上記中子 2 を研磨する と き、 以下のよ うになる。

は じめ、 研磨盤 3 の表面に、 研磨すべき中子 2 の先端 面を押し当て、 その先端面が押し当てられた研磨盤表面 部を、 当該押当力によ り 凹ませる。

つぎに、 かかる状態において、 中子ホルダ 1 0を介して 保持された中子 2 を、 中子回転機構 1 2によ り 3 8 0 ° 以上 の往復回転させる と同時に、 研磨盤 3 を任意の一方向、 例えば反時計回り 方向へ回転させる。

このよ うに、 中子 2 の先端面で研磨盤 3 の表面を部分 的に凹ませながら、 当該中子先端面の研磨を行ラ と、 そ の凹みの凹面によ り 、 中子先端面のエッ ジ部分が徐々に 研磨されてな く なり 、 それにつれて凹み面の形状も徐々 に変り 、 ついには中子 2 の先端面が凸形の球面状に研磨 される。

かかる研磨時、 支持台 3 を動かして研磨盤 3 上におけ る中子 2 の位置を変えるのが好ま し 、 このよ う にすれ ば、 研磨盤 3 の研磨面が局部的かつ集中的に摩滅するの が防止できる。 上記の中子研磨に際しては、 低弾性体層 4 の硬度、 研 磨盤に対する中子 2 の押当力等によ り 、 そ の中子先端面 (凸形球面） の半径 R が決まる。

第 4図には、 厚さ 1 a靈のウ レタ ンからなる低弾性体屠 4 の硬度と、 上記凸形球面の半径 R との関係が示されて いる。

第 5 図において、 丸印のプロ ッ ト は、 ブラ スチッ ク中 子による具体例であ り 、 三角印のプロ ッ ト は、 金属ー セ ラ ミ ッ ク複合型中子による具体例である。

こ の発明での低弾性体層 4 の硬度範囲は、 JIS- A 硬度 と シ ₃ ァ硬度と を併用する こ と に よ り適確に表現でき、 したがっ て、 第 5 図の例においても、 これら両硬度表示 の併用にょ リ 、 低弾性体曆 4 の硬度が示されている。

第 6図は、 上記凸形球面の半径 R とコ ネ ク タ接続損失 との関係を示している。

第 6図を参照 して明らかなよ うに、 プ ラ ス チ ッ ク中子 の場合は R = 250aii 以下、 金属 -セ ラ ミ ッ ク複合型中子の 場合は R = 150a纖 以下において、 安定 したフ ィ ジ カルコ ン タ ク ト が得られる こ とがわかる。

中子先端面 （凸形球面） の半径 R について、 上記のご と き望ま しい値が得られる条件は、 第 5 図を参照して明 らかなよ うに、 低弾性体曆 4 の硬度が、 JIS.-A 硬度 50 ° 以上、 シ ョ ァ硬度 60 ° 以下の範囲内に定められている場 合である。

低弾性体層 4 の硬度が JIS-A 硬度 50° 以下の場合、 光 フ ァ ィパ先端面が良好に研磨されないこ とが確認された されている。

以上の結果よ り 、 低弾性体屠 4 の硬度は、 S -A 硬度 5 0 ° 以上、 シ ₃ ァ硬度 6 0。 以下の範囲内でなければなら ないとの結論が得られた。

第 2 図の研磨盤 3 を用いて第 3発明を実旄した場合、 すなわち、 第 2図の研磨盤 3 を第 3 図、 第 4図のごと く 使用 した場合も、 安定 したフ ィ ジカルコ ンタ ク ト を期す こ と のでき る中子先端面 （凸形球面） の研磨が行なえ、 研磨盤自身の強度、 取り扱い易度を满足させる。

なお、 第 3 図、 第 4図の方法では、 研磨盤 3 を定位置 に保持 し、 その定位置にある研磨盤 3 の表面に中子 2 の 先端面を押し当てる よ うに したが、 逆に中子 2 の先端面 を定位置に保持 し、 その定位置にある中子 2 の先端面に 研磨盤 3 の表面を押し当てても よ く 、 さ らに中子 2 、 研 磨盤 3 の両方に相対的な押当力を作用させる よ うに して よい。

産業上の利用可能性

第 1 発 ¾の研磨盤は、 硬度に特徴がある低弾性体屠の 表面に研磨層が一体に積層されたものであるから、 研磨 盤の表面に光コネ ク タ中子の端面を押し当てた際に、 そ の部分が凹むよ うにな り 、 かかる凹み特性を利用 して中 子先端面を望ま しい凸形の球面状に研磨する こ とができ る。

第 2発明の研磨 Sは、 硬度に特徵がある低弾性体層の 表面に研磨層が一体に積屠され、 しかも、 低弾性体層の 裏面には硬質体屠が一体に積層されているから、 上記と 同様に、 中子先端面を望ま しい凸形の球面状に研磨する こ とができる と と もに、 硬質体曆によ り研磨想の強度を 保証し、 その取り扱い性をも高める こ とができ る。

第 3発明の研磨方法は、 所定の弾性を有する研磨盤を 用いて中子の先端面を研磨する と き、 研磨盤と中子とを 回転させ、 その中子先端面を研磨盤の表面に押し当てる だけでよ く 、 中子に揺動のょ ラな特殊な動きを与える必 要がないから、 所望の凸形球面を得べき研磨制 ¾が容易 とな り 、 研磨装置も簡易な構成で足り る よ うになる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 光コネ ク タの中子先端面を凸形の球面状に研磨する ための研磨盤において、 当該研磨盤が、 少な く と も低 弾性体屠と、 その低弾性体屠の表面に一体に積層され た研磨屠と を具備 し てぉ リ 、 上記低弾性体層の硬度 が、 J I S-A 硬度 50 ° からシ 3 ァ硬度 80 ° の範囲内に定 められている こ と を特徴とする光コネ ク タの中子用研 磨盤。

2 . 低弾性体層と研磨層とが接着剤を介して一体に積層 されている特許請求の範囲第 1 項記載の光コネ ク タの 中子用研磨盤。

3 . 低弾性体層と研磨曆とが熱融着によ り 一体に積層さ れている特許請求の範囲第 1項記載の光コネ ク タ の中 子用研磨盤。

4 . 低弾性体層と研磨層とが止具を介 して一体に稜層さ れている特許請求の範囲第 1 項記載の光コネ ク タの中 子用研磨盤。

5 . 低弾性体層がゴム、 またはプラ スチ ッ ク 、 またはこ れらの複合材からなる特許請求の範囲第 1項ない し第 4項いずれかに記載の光コネ ク タ の中子用研磨盤。

6 . 光コネ ク タ の中子先端面を凸形の球面状に研磨する ための研磨盤において、 当該研磨整が、 少な く と も低 弾性体層と、 その低弾性体屠の表面に一体に積曆され た研磨層と、 その低弾性体層の裏面に積曆された硬質 体層 と を具備 してお り 、 上記低弾性体層の硬度が、 J IS - A 硬度 50 ° 以上シ ₃ ァ硬度 60 ° の以下範囲内に定 められている こ とを特徴とする光コネ ク タの中子用研 磨盤。

7 . 低弾性体層と研磨層と硬質体層とが接着剤を介して 一体に積曆されている特許請求の範囲第 6項記載の光 コネ ク タ の中子用研磨整。

8 . 低弾性体屠と研磨屠と硬質体曆とが熱融着によ リ ー 体に積層されている特許請求の範囲第 6項記載の光コ ネ ク タの中子用研磨盤。

9 . 低弾性体層と研磨曆と硬質体層とが止具を介して一 体に積層されている特許請求の範囲第 6項記載の光コネ ク タ の中子用研磨盤。

0 . 低弾性体層が軟質のゴム、 または軟質のブラ スチッ ク、 またはこれらの複合材からなる特許請求の範囲第 6項ない し第 9項いずれかに記載の光コネ ク タ の中子 用研磨盤。

1 . 硬質体層が金属、 または硬質のゴム、 または硬質の プラ スチ ッ ク 、 または F R P、 または強化ガラ ス、 ま たはセ ラ ミ 'ソ ク、 これらの複合材からなる特許請求の 範囲第 6項ないし第 9項いずれかに記載の光コネ ク タ の中子用研磨盤。

2 . 光コネ ク タの中子先端面を凸形の球面状に研磨する ための研磨方法において、 少な く と も、 低弾性体層と その低弾性体曆の表面に一体に稜曆された研磨屠と を 具備し、 上記低弾性体層の硬度が、 J I S -A 硬度 50 ° 以 上、 シ ョ ァ硬度 8 0 ° 以下の範囲内に定められている研 磨盤を用い、 その研磨盤、 中子を、 これらの軸心を中 心に してそれぞれ回転させ、 かつ、 研磨盤表面に対し て鉛直に保持した中子の先端面を研磨盤表面に押しつ ける こ とによ り 、 その研磨盤表面を凹ませて、 当該中 子先端面を凸形の球面状に研磨するこ と を特徴とする 光コネ ク タ の中子研磨方法。