JP2005337934A

JP2005337934A - 円筒体測定装置及びそれを用いた円筒体測定方法

Info

Publication number: JP2005337934A
Application number: JP2004158446A
Authority: JP
Inventors: Naoya Tsurumaki; 直哉鶴巻
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2024-05-27
Also published as: JP4443305B2

Abstract

【課題】安価なワイヤを用いて、略中心部に貫通孔を有する円筒体の中心軸に対する貫通孔の中心軸の角度を測定することが困難であった。
【解決手段】略中心部に貫通孔を有する円筒体の中心軸に対する貫通孔の中心軸の角度を測定する測定方法において、円柱体を円筒体の貫通孔に挿入、突出させ、これを静止させつつ円筒体のみを回転させ、貫通孔から突出した円柱体先端の振れ幅から上記角度を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、略中心部に貫通孔を有する円筒体の測定方法であって、特に、光コネクタ用フェルールのファイバー挿入孔中心軸の、フェルール中心軸に対する倒れ角度の測定方法に関するものである。

光コネクタ用フェルールは、貫通孔に光ファイバを挿入、接着固定し、先端を研磨して用いられる。先端を研磨するのは、１対の光コネクタ用フェルールがアダプタ内で接合される時に、光ファイバ同士が密接に接合されるためである。

ここで、アダプタ内で接合される１対の光ファイバは相互の軸ずれが小さくなるように接合されなければならない。軸ずれが大きい場合、ここでの光信号強度の損失が大きくなるからである。
そのため、光ファイバを挿入するフェルールの貫通孔はフェルールの略中心軸上に設けられている。このことにより光ファイバはフェルールの略中心に固定され、１対のフェルールが接合された時に、それぞれの光ファイバはフェルールの略中心部で接合され、それぞれの軸ずれは小さくなる。一般的なシングルモードフェルールの場合、フェルール先端において、フェルールの貫通孔のフェルール外周に対する同心度は少なくとも１．４μｍ以下になるように加工されている。

しかし、光コネクタ用フェルールは、上記のように、光ファイバを接着固定した後、先端が研磨される。この時フェルール略中心部の貫通孔がフェルールに対して傾いていると、先端の研磨により、貫通孔がフェルール中心からずれる。即ち図４に示すように先端研磨後、フェルール貫通孔１ａのフェルール１外周に対する同心度が悪化してしまうという問題が有った。

従って、貫通孔中心軸とフェルール中心軸の為す角度は重要で、従来から簡便で精度の高い測定方法が求められていた。

図５に従来の貫通孔中心軸とフェルール中心軸の為す角度の測定方法を示す。フェルール１の貫通孔１ａに円柱体６を挿入し、フェルール１をＶ溝を有する平板である載置治具３に載置して回転させる。貫通孔１ａ中心軸とフェルール１中心軸がある角度を為す場合、フェルール１の回転により、上記円柱体６の先端６ａが振れる。この振れは貫通孔１ａ中心軸とフェルール１中心軸の為す角度により決まる。この振れを測定することにより、下記の式から貫通孔１ａ中心軸とフェルール１中心軸の為す角度がわかる（非特許文献１参照）。

θ＝ｔａｎ^-1（Ｄ１／Ｌ１）・・・（式１）
θ ：貫通孔中心軸とフェルール中心軸の為す角度
Ｄ１：円柱体先端の振れ
Ｌ１：円柱体のフェルール先端からの突出長
ＪＩＳＣ５９６１５．４

フェルール貫通孔に挿入する円柱体６として一般に用いられるゲージピンは高価である。さらに、フェルールの貫通孔とゲージピンのクリアランスが大きいと精度の高い測定が出来ないので、様々な内径を有するフェルールを測定するためには、それぞれの内径に合致したゲージピンを用意しなければならず、費用上大きな不都合が有った。

この不都合を避けるため、円柱体６として安価なワイヤを使用することも試みられた。しかし、ワイヤは一般に長いためリールに巻かれており、これを短く切っても曲がりぐせが残る。曲がったままフェルールに挿入すると、先端からの突出した部分が湾曲した形状になる。この状態でフェルールを回転すると、ワイヤも同時に回転するので、ワイヤ先端の振れは大きくなってしまい、正しく測定することが出来ない。

尚、ゲージピンではこのような湾曲は小さいが、０ではないので、やはり精度上の問題点も残る。

そこで、本発明の円筒体測定装置は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、略中心部に貫通孔を有する円筒体の中心軸に対する上記貫通孔の中心軸の角度を測定する装置において、ワイヤの一端を固定した固定治具と、被測定円筒体を載置するＶ字状溝を有する載置治具と、被測定円筒体の貫通孔を上記ワイヤに挿通して載置治具上で回転させる回転機構と、被測定円筒体から突出したワイヤ先端の振れをモニター画像上に映し出す画像処理装置からなることを特徴とする。

さらに、本発明の円筒体測定方法は、略中心部に貫通孔を有する円筒体の中心軸に対する上記貫通孔の中心軸の角度を測定する測定方法において、一端を固定したワイヤの他端を被測定円筒体の貫通孔に挿入、突出させ、このワイヤを静止させつつ被測定円筒体のみを回転させ、貫通孔から突出したワイヤ先端の振れ幅から上記角度を求めることを特徴とする。

さらに、上記貫通孔から突出したワイヤ先端の振れを画像処理装置により求めることを特徴とする。

さらに、上記ワイヤの突出量が２ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする。

さらに、上記円筒体として光通信用フェルールを用いることを特徴とする。

以上のように、本発明の円筒体測定装置及びそれを用いた測定方法によれば、略中心部に貫通孔を有する円筒体の中心軸に対する貫通孔の中心軸の角度を測定する測定方法において、円柱体を円筒体の貫通孔に挿入、突出させ、これを静止させつつ円筒体のみを回転させ、貫通孔から突出した円柱体先端の振れ幅から上記角度を求めることにより、被測定体から突出した円柱体が湾曲していても精度良く上記角度を測定することが出来る。

さらに、上記貫通孔から突出した円柱体先端の振れを画像処理装置により求めることにより、簡便に、精度良く先端の振れ、従って上記角度を測定することが出来る。

さらに、上記円柱体の突出量を２ｍｍから２０ｍｍとすることで、より良い精度で上記角度を測定することが出来る。

以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図1、２に示すように、本発明の円筒体測定装置は、ワイヤ２ｃの一端を固定した固定治具２と、被測定円筒体であるフェルール１を載置する載置治具３と、載置治具３上でフェルール１を回転させる回転機構４と、ワイヤ２ｃの先端２ｄを測定する画像処理装置５から構成される。

ここで、ワイヤ２ｃの先端２ｄはカメラ５ａで捉えられ、画像信号がケーブル５ｂを通じて画像処理機構５ｃに伝えられる。画像信号は画像処理機構５ｃで処理され、モニター５ｄ上に、ワイヤ２ｃ先端２ｄの境界線（一部）５ｅが映し出される。

尚、画像処理機構５ｃとモニター５ｄは一体構造となっている。

また、固定治具２はワイヤ２ｃの一端を固定する円筒体２ａと、この円筒体２ａを載置するＶ字状溝を形成した平板２ｂから構成される。ワイヤ２ｃの一端が円筒体２ａの貫通孔に挿通され、接着剤で固定される。この円筒体２ａがまた、Ｖ字状溝を形成した平板２ｂ上に接着固定される。

回転機構４は、フェルール１中心軸と略平行な回転軸を有する円盤状部材、所謂ローラ４ａとこれを回転させる動力装置（不図示）から構成される。ローラ４ａ外周部には回転滑りを防止するため、ゴム製の輪（不図示）が配置されている。動力装置により、ローラ４ａを回転させ、同時にローラ４ａをフェルール１に接触させると、フェルール１はローラ４ａの回転方向と逆方向に回転する。

次に、この装置を用いて略中心部に貫通孔を有する円筒体の中心軸に対する貫通孔の中心軸の角度を測定する方法を説明する。

被測定円筒体であるフェルール１はＶ溝を形成した平板である載置治具３上に載置される。ワイヤ２ｃはワイヤ固定治具２に固定されている（図２）。ワイヤ固定治具２は、円筒体２ａとフェルール１がほぼ同軸になるように位置調整されてフェルール１にほぼ接するように配置される。このとき、ワイヤ２ｃがフェルール１を貫通し、フェルール１先端から突出する。ここでフェルール１の先端から突出した部分は、ワイヤ２ｃの曲がり癖のために湾曲している。

この状態で、回転機構４でフェルール１のみを回転させる。フェルール１は回転機構４の回転方向の反対方向に回転する。この時ワイヤ固定治具２は回転しないので、これに固定されているワイヤ２ｃも回転しない。フェルール１のみが回転する。この回転により、フェルール１先端から突出したワイヤ２ｃの先端２ｄは、フェルール１貫通孔中心軸とフェルール１中心軸の為す角度によって振れる（図３（ａ））。

この時、ワイヤ２ｃ自体は回転しないので、突出部が湾曲していても、ワイヤ２ｃの先端２ｄが湾曲した先で、フェルール１貫通孔１ａ中心軸とフェルール１ａ中心軸の為す角度に応じて振れる。即ち湾曲していても、それが振れ幅に加算されず、純粋にフェルール１貫通孔１ａ中心軸とフェルール１中心軸の為す角度のみにより振れる。

従来測定方法のように、ワイヤもフェルールの回転に伴って回転する場合は、ワイヤ先端はワイヤの湾曲が加算された量だけ振れる（図３（ｂ））。従って、実際の角度よりも大きく測定される。即ち正確な測定が出来ないのである。

本発明によれば、図３（ａ）の振れＤ２を測定することにより、以下の式により、曲がり癖があるものの安価なワイヤを用いて高精度な測定が可能になる。尚、上記振れの測定は、ワイヤ２ｃの先端２ｄをカメラ５ａを有する、画像処理装置５のモニター５ｃ上で行うことができる。

θ＝ｔａｎ^-1（Ｄ２／Ｌ２）・・・（式２）
θ ：貫通孔中心軸とフェルール中心軸の為す角度
Ｄ２：円柱体先端の振れ
Ｌ２：円柱体のフェルールからの突出長
ここで、ワイヤ２ｃは、価格、入手の容易さから一般的なピアノ線が好ましい。またワイヤ２ｃの外径は、フェルール１の貫通孔１ａの内径に出来るだけ近いことが望ましい。ワイヤ２ｃの外径が貫通孔１ａの内径に比べて小さすぎると、即ちクリアランスが大きすぎると、フェルール１が回転してその貫通孔１ａが振れても、その振れがワイヤ２ｃの外径と貫通孔１ａのクリアランスに吸収されて、ワイヤ２ｃその物が振れが実際よりも小さくなってしまうからである。ワイヤ２ｃの外径は貫通孔１ａの内径の９０％以上であることが好ましい。さらに好ましくは９９％以上である。

また、ワイヤ２ｃのフェルール１先端からの突出量は、短すぎると振れが小さくなり、振れの測定誤差が大きくなってしまう。また、長すぎると回転の振動による振れが大きくなり、測定誤差が大きくなる。これを防ごうとするとフェルール１の回転速度を小さくする必要があるが、この場合は測定に長い時間を要するのでやはり好ましくない。これらの事情から、突出長の長さは２ｍｍから２０ｍｍが適当である。

尚、以上はフェルールを例にとって説明したが、本発明は円筒形状の様々な部品に適用することが出来る。

以下、図１を用いて本発明の実施例を説明する。

被測定円筒体は光コネクタ用フェルール１である。全長１０．５ｍｍ、外径２．４９９ｍｍ、貫通孔径φ１２５．５μｍの一般的なフェルールである。貫通孔１ａの内径は０．１２５５ｍｍであった。貫通孔１ａのフェルール１の外周に対する同心度は０．４μｍである。これは一般的な所謂シングルモードフェルールの規格を満たしたもので、貫通孔１ａはほぼフェルール１の中心部に位置していると言える。また、先端にはフェルールに一般的なＣ面形状、及び後端にはファイバー挿入用のコーン形状（不図示）が形成されている。

測定用の円柱体として、一般に市販されているワイヤ２ｃを用いた。ワイヤの外径は、貫通孔１ａの内径を考慮し、０．１２５４ｍｍのものを使用した。このワイヤ２ｃを別のフェルールの前後をカットして全長５ｍｍの円筒体２ａとしたものに挿入、接着固定した。ワイヤ２ｃの円筒体２ａからの突出長は１６ｍｍである。突出したワイヤ２ｃを有する円筒体２ａを、Ｖ溝を形成した平板２ｂに接着固定し、ワイヤ固定治具２とした（図２）。

次にフェルール１をＶ溝を形成した平板である載置治具３上に載置した。そしてワイヤ固定治具２のワイヤ２ｃをフェルール１の貫通孔１ａに挿入し、ワイヤ固定治具２をフェルール１にほぼ接するように配置した。ワイヤ２ｃのフェルール１からの突出長Ｌ２（図３）は５ｍｍである。５ｍｍの突出部で若干の湾曲が観察された。

このとき、ワイヤ２ｃと貫通孔１ａがほぼ同軸になるように、平板２ｂの高さ、位置を調整した。この同軸性が大きく損なわれると、ワイヤがフェルール１のワイヤ挿入部で屈曲し、フェルール１の回転により切断される恐れがあるからである。

この状態で、回転機構４をフェルール１に当接させた。回転機構４は外周部がゴム製のローラ４ａである。これによりフェルール１は、回転機構４の回転方向の逆方向に回転する。この回転により、ワイヤ２ｃの先端２ｄは、フェルール１貫通孔１ａの中心とフェルール１中心の為す角度θに応じて振れる。即ちこの角度θが大きければ大きいほど、ワイヤ２ｃ先端２ｄの振れは大きくなる。尚、振れは最大幅ではなく、その１／２で定義している。

さらに、この振れは画像処理装置を用いて測定した。ワイヤ２ｃ先端２ｄはカメラ５ａで捉えられ、その信号はケーブル５ｂを通じて画像処理機構５ｃに送られる。画像処理機構５ｃで処理された画像は、モニター５ｄに映し出される。

実際には、表示倍率の関係で、モニター５ｄに映し出されるのはワイヤ２ｃの先端２ｄの境界線の一部５ｅである。フェルール１が回転すると、ワイヤ２ｃの先端２ｄが振れ、最終的に先端２ｄの境界線５ｅが、モニター５ｄ上で振れることになる。

図１においては、モニター５ｄ上で左右に触れる。この全振れ幅の１／２が振れとなる。

モニター上に半透明なスケール（不図示）を貼り付けることにより、容易に振れを読み取ることが出来る。

本実施例では、モニター５ｄ上の境界線５ｅの振れは７８．５ｍｍであった。カメラ５ａと画像処理機構５ｃによるトータルの倍率は６，０００倍に設定していたので、実際の振れＤ２（図３）は１３．１μｍとなる。ワイヤ２ｃのフェルール１からの突出長Ｌ２（図３）は５ｍｍであったから、式２から、フェルール中心と貫通孔中心の為す角度θ（図３）は、０．１５°と算出される。

以上のように、本実施例により、突出部が湾曲した安価なワイヤを用いて、フェルール中心と貫通孔中心の為す角度を精度良く測定することが出来た。

以上、光コネクタ用フェルールの実施例を説明したが、本発明は光コネクタ用フェルールの測定に限られるものではなく、略中心部に貫通孔を有する円筒体の、貫通孔中心軸と円筒体中心軸の為す角度を測定する場合一般に適用可能である。

本発明の円筒体測定装置を示す図である。図１の装置におけるワイヤ固定治具のみを示す図である。ワイヤ先端の振れを説明する図であり、（ａ）は本発明実施形態、（ｂ）は従来例をそれぞれ示す。従来のフェルールを示す図である。従来の円筒体測定方法を示す図である。

符号の説明

１・・・フェルール
１ａ・・・貫通孔
２・・・ワイヤ固定治具
２ａ・・・円筒体
２ｂ・・・Ｖ溝を設けた平板
２ｃ・・・ワイヤ
２ｄ・・・ワイヤ先端
３・・・載置治具
４・・・回転機構
４ａ・・・ローラ
５・・・画像処理装置
５ａ・・・カメラ
５ｂ・・・ケーブル
５ｃ・・・画像処理機構
５ｄ・・・モニター
５ｅ・・・ワイヤ先端の境界線（一部）
６・・・円柱体
６ａ・・・円柱体先端

Claims

略中心部に貫通孔を有する円筒体の中心軸に対する上記貫通孔の中心軸の角度を測定する装置において、ワイヤの一端を固定した固定治具と、被測定円筒体を載置するＶ字状溝を有する載置治具と、被測定円筒体の貫通孔を上記ワイヤに挿通して載置治具上で回転させる回転機構と、被測定円筒体から突出したワイヤ先端の振れをモニター画像上に映し出す画像処理装置からなることを特徴とする円筒体測定装置。
略中心部に貫通孔を有する円筒体の中心軸に対する上記貫通孔の中心軸の角度を測定する測定方法において、一端を固定したワイヤの他端を被測定円筒体の貫通孔に挿入、突出させ、このワイヤを静止させつつ被測定円筒体のみを回転させ、貫通孔から突出したワイヤ先端の振れ幅から上記角度を求めることを特徴とする円筒体測定方法。
上記貫通孔から突出したワイヤ先端の振れを画像処理装置により求めることを特徴とする請求項２記載の円筒体測定方法。
上記ワイヤの突出量が２ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項２または３記載の円筒体測定方法。
上記円筒体として光通信用フェルールを用いることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の円筒体測定方法。