JPH0741529B2

JPH0741529B2 - 形状加工方法および装置

Info

Publication number: JPH0741529B2
Application number: JP61189929A
Authority: JP
Inventors: 俊郎土肥; 純二渡辺; 忠男斎藤; 和男松永
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1986-08-13
Filing date: 1986-08-13
Publication date: 1995-05-10
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: JPS6347060A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕形状加工方法および装置であって、円錐内面形状を有す
る台金の内表面に研磨物質を一体的に固定した工具をそ
の中心軸を中として回転させ、この軸と交差する長手方
向の軸を中心として回転する被加工物を当接させ、加工
液を与えるようにして、被加工物先端の球形状加工を高
精度，高能率で行なうことが可能となる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、形状加工方法および装置に関し、例えば、光
部品のロッドレンズ，コネクタ端面等を凹曲面形状に加
工する必要がある被加工物の形状加工方法および装置に
関するものである。

現在、各種の工場用途で汎用されている圧子やピボット
軸の端面は、凸状の球曲面に成形されている。特に、光
部品としての特殊レンズ，コネクタの端面の形状は、高
精度かつ高品位の凸状曲面に加工する必要がある。

〔従来の技術〕

従来、このように凸状曲面を得る形状加工装置として
は、第４図に示すようなものがあった。この形状加工装
置では、研磨皿11の上側面の略中央に、断面が一定曲率
の円弧状溝13が刻設されている。この研磨皿11に対し
て、回転体15にて握持した被加工物17の被加工面19を押
しつけて加工するものである。

ここで、回転体15は、ベルト21によって回転駆動源（図
示せず）に連結されており、矢印ａ方向の回転力が与え
られることにより、被加工物17の被加工面19は回転す
る。また、この回転体15を研磨皿11に対して相対的に、
該円弧状溝13の長手方向（矢印ｂで示す）で往復運動さ
れる。このようにして、被加工物17の横方向および回転
の駆動を行なう。更に研磨皿11と被加工物17との間に、
加工剤（図示せず）を供給し続けて加工する。これによ
って、被加工物17の被加工面19は球面形に加工される。

その他にも第５図に示すような被加工物たるロッドの球
面加工装置があった。これは、第４図にて示したものと
原理的には同じである。図において、定盤31の表面33が
所定の曲面状に成形されており、被加工物35（例えば、
光学繊維を通す貫通孔を有する光コネクタのフェルー
ル）の中心軸交点と、定盤31の表面33の球面中心とが一
致させてある。

定盤31を回転軸34と一致する回転軸となるように表面33
の球面中心で回転させ、保持具37によって被加工物35の
先端面を定盤31の表面33に沿って回転させながら揺動
（矢印ｄで示す方向で）する。所謂「すりこぎ」運動を
行なわさせ、且つ、定盤31の表面33との間にダイヤモン
ド微粒子を含む加工液をノズル状部材39から供給するこ
とによって、研磨を行なうようにしていた。これによ
り、被加工物３の端面が球面加工されるものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の球面加工装置にあって
は、マスターとなるべき球面研磨皿となる研磨皿11およ
び定盤31を、別な専用装置によって作製する必要があっ
た。また、それを使用するに伴い経時的な摩耗に因り初
期の形状と異なってくる為に、加工球面が相違してく
る。そのような相違した加工球面を修正するにしても、
研磨皿11あるいは定盤31を一旦加工装置から取り外し
て、別な専用の修正装置によって再度加工を施す必要が
あった。そのため、取り外す作業，別な専用の修正装置
が要り、且つ、その修正にも高度な熟練技術が必要であ
った。従って、球面加工法において、装置も大掛かりと
なると共に、多大な手間および時間がかかることになる
という問題点があった。

また、特に、第５図に示す従来例においては、保持具37
に複数本の光コネクタ等の被加工物35を取りつける場合
に、全ての被加工物35（フェルール）の端面が一様に、
定盤31の表面33に当接するように組み付ける必要があっ
た。これを手作業で行っていたので作業能率が極めて悪
かった。また、１本のみを加工する場合であっても、最
低２本のダミーを取りつけなければならないという不都
合があった。

更に、保持具37の揺動運動形態が前述したように複雑で
あるために、その運動の高速化を図ることは極めて困難
であり、研磨皿となる定盤31には、錫等の軟質金属を用
いることから、加工圧力，周速が限定されていた。その
ため、加工の高能率が図れず、加工に要する時間が極め
て多大となるという問題点が指摘されていた。

本発明は、このような点にかんがみて創作されたもので
あり、簡単な構成により、高精度および高能率で球形状
加工を行なうことができるようにした形状加工方法およ
び装置を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

このような目的を達成するために、本発明による形状加
工装置にあっては、円錐内面形状を有する台金の内表面
に研磨物質を一体的に固定した工具と、この工具をその
中心軸を中心として回転させる手段と、前記工具の母線
に対して垂直に且つその長手方向の延長線が前記工具の
回転軸の延長線と交差するように配置した被加工物と、
前記被加工物をその長手方向の中心軸を中心として回転
させ且つ前記工具に当接させる手段と、前記工具と前記
被加工物との接触部分に加工液を与える手段とを具え
て、前記被加工物を研削するように構成されている。

また、上記目的を達成するために、本発明による形状加
工方法にあっては、円錐内面形状を有する台金の内表面
に研磨物質を一体的に固定した砥石工具をその中心軸を
中心として回転させ、前記砥石工具と母線に対して垂直
に且つその長手方向の延長線が前記砥石工具の回転軸の
延長線と交差するような被加工物を配置し、前記被加工
物をその長手方向の中心軸を中心として回転させ且つ前
記砥石工具に当接させ、前記砥石工具と前記被加工物と
の接触部分に加工液を与えるようにして前記被加工物を
研削して前加工すると共に、円錐内面形状を有する別な台金の内表面に高分子樹脂膜
を一体的に固定した高分子樹脂膜工具をその中心軸を中
心として回転させ、前記高分子樹脂膜工具の母線に対し
て垂直かつその長手方向の延長線が前記高分子樹脂膜工
具の回転軸の延長線と交差するように前記前加工済みの
被加工物を配置し、該被加工物をその長手方向の中心軸
を中心として回転させ且つ前記高分子樹脂膜工具に当接
させ、該高分子樹脂膜工具と前記被加工物との接触部分
に加工液を与えて前記被加工物を研磨し、仕上げ加工す
るようにしている。

〔作用〕

本発明による形状加工装置にあっては、円錐内面形状を
有する台金の内表面に研磨物質を一体的に固定した工具
を、その中心軸を中心として回転させ、この軸と交差す
る長手方向の軸を中心として回転する被加工物を当接さ
せて加工液を与え、該被加工物の形状加工をするように
なっている。

また、本発明による形状加工方法にあっては、先ず、円
錐内面形状を有する台金の内表面に研磨物質を一体的に
固定した砥石工具をその中心軸を中心として回転させ、
この軸と交差する長手方向の軸を中心として回転する被
加工物を当接させ、加工液を与えて被加工物を前加工す
る。次いで、円錐内面形状を有する別な台金の内表面に
高分子樹脂膜を一体的に固定した高分子樹脂膜工具をそ
の中心軸を中心として回転させ、前加工済みの被加工物
を、その長手方向の中心軸を中心として回転させ、前記
高分子樹脂膜工具に当接させて加工液を与え、仕上げ加
工を施している。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

I.第１実施例（Ｉ−ｉ）構成第１図は、本発明の第１実施例における形状加工装置の
構成を示す。ここで、円錐内面形状を有する台金41は、
その先端中心部がスピンドル47の先端に取りつけられて
いる。このスピンドル47は図示しない回転駆動源によっ
て、工具回転軸51（スピンドル47の中心と一致する）を
中心として回転運動されるようになっている（矢印ｆ方
向で示す）。

台金41の内壁は、工具回転軸51と直角な面に対して断面
角度θを成すテーパ状に、開放端側に向け末広がりの形
で一体的に形成されている。この台金41の内壁周上に
は、一定の厚みで且つ一定の幅を有する砥石工具43が設
けてある。つまり、砥石工具43はすりばち状に成形され
ている。

形状加工を行なう対象である被加工物は45は、試料ロッ
ドである。被加工物45の長手方向が、角度θで形成され
ている砥石工具43の壁面（母線）に対して直角となるよ
うに、当該被加工物45の先端部が、砥石工具43に当接さ
れる。この被加工物45も、被加工物回転軸53を軸として
回転されるようになっている。この被加工物回転軸53の
延長線は、工具回転軸51と交差するようになっている。
また、この被加工物45は加工中、砥石工具43の面に沿っ
て横方向（矢印ｅで示す）で直線的に往復運動されるも
のである。

更に、スピンドル47の中心貫通孔を介して加工液供給ノ
ズル49が通してあり、その先端部から加工液が噴霧され
るようになっている。但し、加工液供給ノズル49は回転
しない。

（Ｉ−ii）作用上述したように構成される第１実施例にあっては、加工
を行なう際には、工具回転軸51を中心として台金41が回
転されるものであるが、その回転数は砥石工具43の大き
さによって異なる。例えば、1000〜3000m/分の間にある
一定となるように、砥石工具43の平均相対回転速度が選
ばれている。また、被加工物45の回転数は、その先端前
面を均一に加工するためのものであるから、数〜数100r
pm程度の一定速度である。加工の際には、加工液供給ノ
ズル49の先端部の孔から加工液が噴射される。被加工物
45を砥石工具43に当てる手段は、強制切り込み方式ある
いは加圧方式でよい。

所定の角度θですりばち状に成形された砥石工具43に対
して、端面が平面の出発試料たる被加工物45を配置する
と、該被加工物45は初期段階で被加工物45の外周の点で
接触することにより、該被加工物45の外周部から加工が
始まる。次いで、加工部が内周部にも及んでいき、線接
触で加工が進行し、最終的には被加工物45の端面がすり
ばち状の砥石工具43の母線に倣った凸状に加工される。
従って、被加工物45の被加工物回転軸53は、砥石工具43
の成形面と直角であると共に工具回転軸51と交差するよ
うに設定されていることにより、被加工物45の先端の形
状加工は均一となる。

ここで、砥石工具43は、希望する資料ロッドの加工品質
（例えば粗さ）に合わせて、砥粒，粒度，結合剤を選択
すればよい。このような運動形態を採れば、均一に被加
工物45が当たるので、砥石工具43の形状修正は不必要と
なる。

ところで、砥石工具43の形状が被加工物45側にほぼ転写
されるので、被加工物45の中心部と周辺部との寸法差Δ
ｘは近似的に、 Δｘ≒〔Ｒ−（R²−r²）^1/2〕 ×sinθ（０＜θ＜90゜）によって与えられる。ここで、Ｒは砥石工具43の平均半
径であり、また、ｒは被加工物45の半径である。

このようにして、台金41の内側ですりばち状に成形され
た砥石工具43を回転させ、その工具回転軸51の法線に対
して成す所定の角度θが、０＜θ＜90゜の場合につい
て、被加工物45の先端面が均一に加工される。

II.第２実施例第２図（Ａ）および（Ｂ）に、第２実施例を示す。ここ
で、第１図に示した第１実施例と異なるところは、両端
開放とし一定厚みを有するリング状の台金61を用い、そ
の内側の表面上に砥石工具63を成形したことにある。つ
まり、前述した第１実施例での所定角度θが90゜の場合
に等しい。この例でも、被加工物45についての被加工物
回転軸53は、砥石工具63の成形面と直交している。但
し、スピンドル47,加工液供給ノズル49等は、第１図の
ものと同じであるので省略している。

この第２実施例においても、加工する際の運動形態は第
１実施例の場合と略同様である。また、被加工物45を砥
石工具63に当接する方法としては、強制切り込み方式あ
るいは加圧方式のいずれでもよい。ここでも、被加工物
45の加工の際には、砥石工具63を回転軸51を中心にして
回転させ、該被加工物45をその回転軸53に関して回転さ
せると共に、砥石工具63の表面に沿って往復運動させる
ものである。

砥石工具63の半径Ｒの内側面を利用して形状加工される
ものであり、被加工物45における端面形状は、半径Ｒの
球形状に転写される。

なお、このθ＝90゜とした第２実施例によって、被加工
物45の端面加工の球形状は、一義的に決まってしまう。
そのため、任意の所望球形状を得ようとすれば、砥石工
具63の半径Ｒの値を拘束する必要があるので、その点か
ら加工装置の構成が制限される。従って、砥石工具63の
半径Ｒの値が比較的大きい場合に適する。

III.第３実施例第３実施例による形状加工装置の構成は、第１図に示し
た第１実施例と同様である。この第３実施例としては、
砥石工具43の代わりに硬質プラスチックによる研磨工具
とし、加工液供給ノズル49から噴射する加工液として
は、微細粒子を懸濁させた加工剤を用いる。これによっ
て、被加工物45の球面加工の仕上げをすると、加工変質
層が全くないかあるいは極めて少ない鏡面仕上げが可能
となる。

硬質プラスチックによる研磨用の工具は、硬度80以上の
高分子樹脂が適する。また、みかけ上の硬さを大きくす
るならば、台金41の表面に所望の高分子樹脂で薄膜を形
成することもよい。

他方、加工剤として、SiO₂,Cr₂O₃,Fe₂O₃,TiO₂等の微細
な酸化物を含む懸濁液（水もしくは化学液を溶媒とす
る）を用いている。

この第３実施例の場合には、被加工物45を当てる方法と
しては加圧方式が望ましい。

IV.第４実施例第３実施例の場合と同じようにして、工具等の加工条件
を定め、第２図（Ａ）および（Ｂ）に示した第２実施例
の構成とする。

V.第５実施例第１図に示した第１実施例および第２図に示した第２実
施例による加工を前加工段階として、上述した第３実施
例あるいは第４実施例による加工を仕上げ加工としても
よい。

第３図は、そのような前加工および仕上げの両加工部が
適用された装置構成を示す。つまり、砥石工具43（砥石
工具63）を用いた加工装置による前加工部71によって加
工した後、その被加工物45を洗浄部73で洗浄する。次
に、高分子樹脂による工具および懸濁液を用いた加工装
置による仕上げ加工部75で仕上げ加工を為し、別な洗浄
部77によって再度洗浄する。

V.実施例のまとめこのようにして、砥石工具43（あるいは砥石工具63）と
して、所定の角度θを有するすりばち状あるいはリング
状の内側を用い、その工具の表面形状に倣って、被加工
物45の先端部に転写されて該先端部が凸状に形状加工さ
れる。

また、工具を高分子樹脂によって形成し、加工剤に微細
砥粒を懸濁させたものを利用することにより、仕上げに
適合した形状加工装置となる。

更に、工具として砥石を適用した加工装置で前加工を施
し、高分子樹脂と微細砥粒を懸濁させた加工剤を適用し
た加工装置で仕上げ加工を行なえば、仕上げ加工が高能
率かつ高精度な高品質加工が単純な運動形態で容易に実
現できる。

また、砥石工具43（砥石工具63）の摩耗が均一に行なわ
れるので、殆ど修正する必要がなくなる。

従って、簡単な工具によって、被加工物を研磨する面の
平面精度が上がり、光ファイバコネクタのフェルール等
のロッド状の端面が凸球面状に、極めて精度の良い形状
加工を行なうことができる。

VI.なお書きなお、上述した本発明実施例にあっては、光ファイバコ
ネクタのフェルール等のロッド状の端面を凸球面状に研
磨して形状加工する場合について説明したが、本発明は
これに限られることはなく各種の形状加工に適用できる
こと勿論である。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、単純かつ成形容易な
工具をその中心軸を中心として回転させ、この軸と交差
する長手方向の軸を中心として回転する被加工物を当接
させるようにし、工具形状表面に倣って被加工物先端の
加工を行うことにより、高精度，高能率な球形状加工が
実現されるので、実用的には極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による形状加工装置の構成
を示す概略断面図、第２図（Ａ）および（Ｂ）は本発明の第２実施例による
形状加工装置の構成を示す概略側断面図および側面図、第３図は本発明の第５実施例による形状加工装置を示す
全体の概略構成を示す概念図、第４図は従来の形状加工装置を示す斜視図、第５図は別な従来の形状加工装置を示す側断面図であ
る。図において、 11は研磨皿、 13は円弧状溝、 15は回転体、 17,35は被加工物、 19は被加工面、 31は定盤、 33は表面、 37は保持具、 39はノズル状部材、 41,61は台金、 43,63は砥石工具、 45は被加工物、 47はスピンドル、 49は加工液供給ノズル、 51は工具回転軸、 53は被加工物回転軸、 71,75は加工部、 73,77は洗浄部である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松永和男東京都武蔵野市緑町３丁目９番11号日本電信電話株式会社電子機構技術研究所内 (56)参考文献特開昭60−221256（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−115009（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−139872（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円錐内面形状を有する台金の内表面に研磨
物質を一体的に固定した工具と、前記工具をその中心軸
を中心として回転させる手段と、前記工具の母線に対し
て垂直に且つその長手方向の延長線が前記工具の回転軸
の延長線と交差するように配置した被加工物と、前記被
加工物をその長手方向の中心軸を中心として回転させ且
つ前記工具に当接させる手段と、前記工具と前記被加工
物との接触部分に加工液を与える手段とを具え、前記被
加工物を研削するようにしたことを特徴とする形状加工
装置。
【請求項２】前記研磨物質は高分子樹脂膜であり、前記
加工液は微粒酸化物の懸濁液であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の形状加工装置。
【請求項３】円錐内面形状を有する台金の内表面に研磨
物質を一体的に固定した砥石工具をその中心軸を中心と
して回転させ、前記砥石工具の母線に対して垂直に且つ
その長手方向の延長線が前記砥石工具の回転軸の延長線
と交差するように被加工物を配置し、前記被加工物をそ
の長手方向の中心軸を中心として回転させ且つ前記砥石
工具に当接させ、前記砥石工具と前記被加工物との接触
部分に加工液を与えるようにして前記被加工物を研削し
て前加工すると共に、円錐内面形状を有する別な台金の内表面に高分子樹脂膜
を一体的に固定した高分子樹脂膜工具をその中心軸を中
心として回転させ、前記高分子樹脂膜工具の母線に対し
て垂直かつその長手方向の延長線が前記高分子樹脂膜工
具の回転軸の延長線と交差するように前記前加工済みの
被加工物を配置し、該被加工物をその長手方向の中心軸
を中心として回転させ且つ前記高分子樹脂膜工具に当接
させ、該分子樹脂膜工具と前記被加工物との接触部分に
加工液を与えるようにして前記被加工物を研削して仕上
げ加工するようにしたことを特徴とする形状加工方法。