JPH0961671A - 光コネクタの端面加工方法と端面加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正確な凸曲面を安定して加工することがで
き、光ファイバ端面を損傷することなく高い加工効率で
凸曲面を形成することが可能な光コネクタの端面加工方
法と端面加工装置を提供する。 【解決手段】 光ファイバの端部に取り付けた光コネク
タの端面を砥石を回転させて凸曲面に加工する光コネク
タの端面加工方法と端面加工装置。端面加工方法は、砥
石12を砥石の磨耗量が光コネクタ５の被研磨量に比べて
大きい素材で構成し、加工面12ａを初期状態の平面に研
削して修正した後、光コネクタの端面を砥石の加工面に
所定圧で押圧し、光コネクタを加工面に沿って一方向の
みに移動させると共に、正逆回転させながら加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光コネクタの端面
加工方法と端面加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光信号を伝送する光ファイバ相互の接続
には、光信号を低い接続損失の下で接続するために、光
ファイバ相互を物理的に突き合わせて接続（ ＰＣ［phy
sicalcontact］接続）する光コネクタが使用されてい
る。このタイプの光コネクタは、主にジルコニアから作
られ、その端面が凸曲面に加工されている。凸曲面加工
の方法としては、主に遊離砥粒の研磨方式が採用され、
ゴム等の弾性材料を直接又は間接的な研磨媒体とし、そ
の弾性変形を利用して光コネクタの端面を凸曲面に加工
する遊離砥粒研磨方式の研磨方法が広く用いられてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、弾性材料や
成形砥石を利用した従来の凸曲面加工の方法において
は、以下のような欠点があった。即ち、弾性材料を用い
た前者の方法では、弾性材料の劣化や弾性力の変動等に
より、光コネクタの端面に正確な凸曲面を形成できなく
なるだけでなく、光ファイバ端面も損傷するという欠点
がある。また、弾性材料に光コネクタ端面を押し付けた
時の反力の分布は、弾性材料自体に依存するため、押し
付け条件により光コネクタの端面の凸曲面を制御し難い
という問題がある。

【０００４】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、正確な凸曲面を安定して加工することができ、光フ
ァイバ端面を損傷することなく高い加工効率で凸曲面を
形成することが可能な光コネクタの端面加工方法と端面
加工装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明方法によれば、光ファイバの端部に取り付けた光
コネクタの端面を砥石を回転させて凸曲面に加工する光
コネクタの端面加工方法において、前記砥石を該砥石の
磨耗量が前記光コネクタの被研磨量に比べて大きい素材
で構成し、加工面を初期状態の平面に研削して修正した
後、前記光コネクタの端面を前記砥石の加工面に所定圧
で押圧し、前記光コネクタを加工面に沿って一方向のみ
に移動させると共に、正逆回転させながら凸曲面に加工
する構成としたのである。

【０００６】また、上記目的を達成するため本発明装置
によれば、光コネクタの素材の被研磨量に比べて磨耗量
が大きい砥石を回転駆動する回転駆動部、前記砥石の加
工面を前記光コネクタの加工の都度、初期状態の平面に
研削するツルイング部、前記光コネクタを回転自在に把
持する把持手段と、正逆回転させる回転手段とを有する
コネクタ保持部、前記コネクタ保持部を前記砥石に離接
する方向と、前記砥石の加工面に沿って移動させる移動
部を備えた構成としたのである。

【０００７】磨耗量が光コネクタの被研磨量に比べて大
きい砥石を使用し、光コネクタの端面を砥石の加工面に
所定圧で押圧し、光コネクタを加工面に沿って一方向の
みに移動させると共に、正逆回転させながら加工するこ
とにより、砥石と光コネクタとの間の相対的な磨耗を利
用して砥石の磨耗と形状を光コネクタの端面の最終仕上
げ形状と密接な関係を持たせるように制御し、光コネク
タ端面を正確な凸曲面に安定して加工する。光コネクタ
の加工終了後は、磨耗した砥石の加工面を初期状態の平
面に研削して修正する。

【０００８】ここで、一般的に、砥石はできるだけ加工
対象物に比して磨耗量の小さい素材を使用し、加工開始
から加工終了まで砥石の形状をできるだけ変化させない
で加工対象物を加工するが、本発明ではこれとは逆に加
工の過程において砥石形状を意図的に加工対象物の加工
形状に適するように磨耗させ、このように磨耗された砥
石の形状を利用して加工対象物を所望の形状に加工する
ことを大きな特徴にしている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１乃
至図６に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の光
コネクタの端面加工方法を実行する端面加工装置１の概
略構成図で、端面加工装置１は、回転駆動部１０、ツル
イング部２０、コネクタ保持部（以下、「保持部」とい
う）３０及び移動部４０を備えており、回転駆動部１０
及び移動部４０は基台２に設置されている。

【００１０】回転駆動部１０は、支柱１１に支持される
砥石１２とモータ１３とを有している。支柱１１は、基
台２の一側に配置され、上部にツルイング部２０が設け
られている。砥石１２は、支柱１１に回転自在に支持さ
れたモータ１３の回転軸１３ａの一端に取り付けられた
円板状の砥石である。砥石１２は、加工対象である光コ
ネクタの被研磨量に比べて磨耗量が大きい素材から構成
され、例えば、砥粒の一部にメカノケミカル効果を発揮
し得る酸化セリウム砥粒を含み、光コネクタの加工に際
して適度に磨耗すること等を考慮し、バインダーとして
フェノール樹脂を使用し、その含有量は砥石重量の３％
以下に設定されている。砥石１２は、光コネクタの加工
前に、ツルイング部２０によって加工面１２ａの初期状
態の平坦度を１μｍ程度とした。

【００１１】一方、モータ１３は、回転軸１３ａの一端
に取り付けた砥石１２を一方向に所定回転数で回転させ
る。ツルイング部２０は、砥石１２の加工面１２ａを光
コネクタの加工の都度、初期状態の平面に修正する部分
で、架台２１、Ｘ軸ガイド２２、Ｚ軸ガイド２３、Ｌ字
部材２４、第一モータ２５及び第二モータ２６を有して
いる。

【００１２】架台２１は、支柱１１の上部に設置され、
Ｘ軸ガイド２２が取り付けられている。Ｘ軸ガイド２２
は、Ｚ軸ガイド２３をＸ軸方向に移動自在に支持してい
る。Ｚ軸ガイド２３は、第一モータ２５によってＸ軸方
向に移動され、後述する取付台のＺ軸方向への移動を案
内する。Ｌ字部材２４は、図示しない取付台に一端が取
り付けられ、他端には砥石１２の加工面１２ａを初期状
態の平面に修正するバイト２４ａが取り付けられてい
る。第二モータ２６は、前記取付台をＺ軸方向に移動さ
せる。

【００１３】保持部３０は、側面視Ｌ字形のスライドテ
ーブル３１に取り付けられ、光コネクタ５を回転自在に
把持するチャック３２と、光コネクタ５を正逆回転させ
る回転手段３３とを有している。スライドテーブル３１
は、移動部４０の上部に設けられ、Ｘ軸及びＸ，Ｚ軸に
直交するＹ軸方向に移動する。スライドテーブル３１
は、図１に示したように、ウェイト３４及びシリンダ３
５から作用する力の差により、図１において左方へ所定
の力で付勢されている。ウェイト３４は、スライドテー
ブル３１に一端が連結されたワイヤ３６の他端に吊り下
げられ、また、シリンダ３５は、支柱１１と移動部４０
との間の基台２に設けられている。

【００１４】チャック３２は、光コネクタを把持する内
筒３２ａ、内筒３２ａに対して相対回転自在な外筒３２
ｂ及び内筒３２ａの端部に取り付けたギア３２ｃを有し
ており、外筒３２ｂはスライドテーブル３１の上部に取
り付けられている。回転手段３３は、ブラケット３３
ａ、モータ３３ｂ及びチャック３２のギア３２ｃとかみ
合ったギア３３ｃを有している。ブラケット３３ａはス
ライドテーブル３１に固定されている。モータ３３ｂ
は、チャック３２に把持された光コネクタ５を所定の頻
度で正逆回転させる。

【００１５】移動部４０は、Ｘ軸スライドガイド４１、
テーブル４２、Ｙ軸スライドガイド４３及びモータ４４
を備えている。Ｘ軸スライドガイド４１は、スライドテ
ーブル３１をＸ軸方向に案内し、スライドテーブル３１
の下面に取り付けられるブロック４１ａと、テーブル４
２に敷設され、ブロック４１ａを案内するガイドレール
４１ｂを有している。テーブル４２は、Ｙ軸スライドガ
イド４３上に設けられ、端部にラック４２ａが取り付け
られている。Ｙ軸スライドガイド４３は、テーブル４２
をスライドテーブル３１と共にＹ軸方向に案内し、テー
ブル４２の下面に取り付けられるブロック４３ａと、基
台２に敷設され、ブロック４３ａを案内するガイドレー
ル４３ｂを有している。モータ４４は、テーブル４２を
Ｙ軸方向に移動させる駆動手段で、基台２に設けたブラ
ケット４５に支持され、回転軸４４ａの先端に、ラック
４２ａとかみ合うピニオン４４ｂが設けられている。

【００１６】本発明の光コネクタの端面加工方法は、上
記構成の端面加工装置１を用いて以下のように実行され
る。先ず、スライドテーブル３１をウェイト３４の力に
抗してシリンダ３５により後退させ、チャック３２に光
コネクタ５を把持させる。次に、シリンダ３５を引っ込
め、スライドテーブル３１を解放すると共に、回転駆動
部１０のモータ１３、保持部３０のモータ３３ｂ及び移
動部４０のモータ４４をオンする。

【００１７】すると、スライドテーブル３１が、ウェイ
ト３４の荷重のみによってＸ軸スライドガイド４１に沿
ってＸ軸方向に前進する。これにより、光コネクタ５
は、端面が砥石１２の加工面１２ａに所定の押圧力で垂
直に押圧される。そして、光コネクタ５の端面が加工面
１２ａに押圧されると、モータ３３ｂの正逆回転によ
り、光コネクタ５も正逆回転しながら一方向に移動し、
回転する砥石１２による加工が開始する。

【００１８】従って、モータ４４の回転によってテーブ
ル４２がスライドテーブル３１と共にＹ軸方向に移動す
るため、光コネクタ５は、砥石１２の加工面１２ａに垂
直に押圧されながら砥石１２の半径方向の一方向に移動
し、端面が正確な凸曲面に安定して加工される。このと
き、光コネクタ５は、加工終了時における位置を示す図
２（ａ）に示すように、先ず、半径Ｒ1 の位置で加工面
１２ａに押圧される。次いで、光コネクタ５は、モータ
４４によりＹ軸方向に移動するテーブル４２及びスライ
ドテーブル３１により、半径方向右側へ一方向に移動さ
れる。この移動の間、光コネクタ５は、矢印方向に回転
する砥石１２と、モータ３３ｂによって所定頻度で正逆
回転する光コネクタ５との間で端面が凸曲面に加工され
ると共に、メカノケミカル反応により凸曲面が滑らかに
加工される。そして、シリンダ３５を突き出してスライ
ドテーブル３１を加工開始前の位置に戻すことにより、
光コネクタ５は、半径Ｒ2 の位置で加工面１２ａへの押
圧が解除され、加工が終了する。従って、砥石１２は、
図中斜線で示した部分が加工領域Ｒiとなる。

【００１９】更に、砥石１２は、本発明の特徴として、
加工対象である光コネクタ５の被研磨量に比べて磨耗量
が大きい素材から構成されている。このため、砥石１２
には、光コネクタ５の加工終了時においては、図２
（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である図２（ｂ）に示
すように、光コネクタ５との間の相対的な磨耗によって
溝状に磨耗した凹部１２ｂが形成される。

【００２０】ここで、図２（ｂ）において、凹部１２ｂ
の磨耗領域Ｓ1が加工を開始した時の砥石１２の磨耗形
状を、磨耗領域Ｓ2は加工途中における砥石１２の磨耗
形状を、そして磨耗領域Ｓ3は加工終了時の砥石１２の
磨耗形状を、それぞれ示している。図２（ｃ）は、磨耗
領域Ｓ3における砥石１２と光コネクタ５の位置関係を
示している。ここで、図中のＦ−Ｆ線は、磨耗領域Ｓ3
における光コネクタ５の中心軸の位置を示している。

【００２１】次に、新たな光コネクタを加工するときに
は、加工面１２ａをツルイング部２０のバイト２４ａに
よって修正して、初期状態の平面に戻すことが必要とな
る。次いで、光コネクタ５の加工が終了したら、スライ
ドテーブル３１を後退させ、しかる後、モータ１３，３
３ｂ，４４をオフして光コネクタ５をチャック３２から
外し、新たな光コネクタ５に交換する。

【００２２】しかる後、スライドテーブル３１を後退さ
せた状態でツーリング２０を作動させ、Ｌ字部材２４の
バイト２４ａで砥石１２の加工面１２ａを初期状態の平
面に修正する。そして、シリンダ３５を引っ込めてスラ
イドテーブル３１を解放し、ウェイト３４の力によって
Ｘ軸方向左方に前進させると共に、前記と同様にして、
モータ１３，３３ｂ，４４をオンし、新たな光コネクタ
５の加工を開始する。

【００２３】本発明方法は、以上のようにして光コネク
タ５の凸曲面への加工を繰り返す。ここで、加工対象の
光コネクタ５は、図３（ａ）に示すように、断面が円形
で、ジルコニア系の素材からなる丸形フェルール６のフ
ァイバ孔６ａに、被覆を除去した石英系の光ファイバ７
を挿入して接着剤８で固定した後、図３（ｂ）に示すよ
うに、荒加工したものである。

【００２４】この荒加工は、先ず、図３（ａ）に示した
光コネクタ５の丸形フェルール６の端面を研削又は研磨
して接着剤８を除去し、図３（ｂ）に示すように、母線
６ｂが丸形フェルール６の中心軸Ａに直交する平面Ｐに
対して傾斜角θ＝２°の円錐状に研削する。そして、例
えば、図４に示すように、光コネクタ５を、回転する砥
石Ｇの加工面の法線ＬP に対してθ＝２°傾斜させて押
圧しながら、３６０度正，逆回転させて丸形フェルール
６の端面を円錐状に加工する。 実施例１ 端面加工装置１を使用し、以下の加工条件の下で直径が
2.５ｍｍの光コネクタ５について、丸形フェルール６の
端面を円錐状に加工した。

【００２５】 砥石１２の回転数 ： １０００ｒｐｍ 光コネクタ５の正逆回転 ： ３６０度の範囲で正，逆１回／秒 光コネクタ５の押圧力 ： 約１Ｎ 光コネクタ５の半径方向への移動速度： 0.３ｍｍ／秒 光コネクタ５の砥石１２への押圧位置： 砥石中心から約２５ｍｍ 加工時間 ： １０秒間 この結果、砥石１２は、図２（ｂ）に示した厚さ方向の
磨耗量δは最大で８μｍで、加工終了時における凹部１
２ｂの磨耗領域Ｓ3の曲率半径ｒは約２０ｍｍであっ
た。

【００２６】また、加工終了時における光コネクタ５
は、図５に示すように、丸形フェルール６端面の中心軸
Ａを中心とする直径１ｍｍの範囲ＲT における凸曲面の
曲率半径が約２０ｍｍで、周縁部は傾斜角θ＝２゜の円
錐状の傾斜面に加工され、凸曲面を正確に安定して加工
することができた。更に、光コネクタ５の加工に際し、
ウェイト３４の重さを変えることで、光コネクタ５の砥
石１２への押圧力や光コネクタ５の半径方向への移動速
度を適宜調節することにより、丸形フェルール６の端面
が加工される凸曲面の曲率半径も変更することができ
た。 実施例２ 実施例１の端面加工装置１では、光コネクタ５をウェイ
ト３４の作用力を利用して砥石１２の加工面１２ａに所
定の押圧力で押圧した。

【００２７】これに対し本実施例では、図６に示す端面
加工装置１のように、スライドテーブル３１をボールね
じ３８でＸ軸方向に送り込むことで、光コネクタ５を砥
石１２の加工面１２ａに押圧する構成とした。尚、実施
例２の端面加工装置１は、ウェイト３４及びシリンダ３
５を使用していないことを除き、実施例１と構成が同一
なので、対応する構成部分には同一の符号を付して詳細
な説明を省略する。

【００２８】ボールねじ３８は、テーブル４２に設けた
ブラケット３８ａ、モータ３８ｂ及びねじ軸３８ｃを有
しており、ねじ軸３８ｃはモータ３８ｂの回転をＸ軸ス
ライドガイド４１のブロック４１ａを介してスライドテ
ーブル３１に伝達することにより、光コネクタ５を砥石
１２の加工面１２ａに押圧する。このとき、モータ３８
ｂは、パルスモータを使用し、光コネクタ５を半径方向
の一方向への移動による加工の際に、回転を細かく制御
した。これにより、スライドテーブル３１の移動量、従
って、光コネクタ５が砥石１２の加工面１２ａに対して
押し込まれるいわゆる切り込み量を加工経過時間に対し
て変化させ、丸型フェルール６の端面を所望の曲率半径
を有する凸曲面に加工することができた。このときの加
工条件は、以下の通りである。

【００２９】 砥石１２の回転数 ： １０００ｒｐｍ 光コネクタ５の正逆回転 ： ３６０度の範囲で正，逆１回／秒 光コネクタ５の半径方向への移動速度： 0.３ｍｍ／秒 光コネクタ５の砥石１２への押圧位置： 砥石中心から約２５ｍｍ 加工時間 ： １０秒間 尚、実施例１，２では光コネクタ５を正逆回転させなが
ら砥石１２の半径方向へ移動させて凸曲面に加工した。 実施例３ 尚、光コネクタ５は、半径方向に移動させなくても、砥
石の耐磨耗性や研磨条件を適切に選択すれば、端面を凸
曲面に加工することはできるが、砥石１２の耐磨耗性や
加工条件等の選定が煩雑となる。この場合の加工条件の
一例を示すと、次のようになる。

【００３０】 砥石１２の回転数 ：５００ｒｐｍ以下 光コネクタ５の正逆回転 ：３６０度の範囲で正，逆２回／秒 光コネクタ５の押圧力 ：約４Ｎ 光コネクタ５の砥石１２への押圧位置：砥石中心から約２５ｍｍ 加工時間 ：１０〜３０秒間 このとき、砥石１２の厚さ方向における磨耗量δは最大
で１２μｍであった。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、正確な凸曲面を安定して加工することができ、
光ファイバ端面を損傷することなく高い加工効率で凸曲
面を形成することが可能な光コネクタの端面加工方法と
端面加工装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光コネクタの端面加工方法を実行する
端面加工装置の概略構成図である。

【図２】端面加工装置に用いる砥石の加工領域とその部
分における磨耗を示す説明図である。

【図３】本発明方法で加工する前の光コネクタの側面図
である。

【図４】図３の光コネクタの荒加工の一例を示す側面図
である。

【図５】本発明方法で加工された光コネクタの凸曲面を
示す側面図である。

【図６】本発明の端面加工装置の変形例を示す概略構成
図である。

【符号の説明】

１ 端面加工装置 ５ 光コネクタ ６ 丸形フェルール ７ 光ファイバ １０ 回転駆動部 １１ 支柱 １２ 砥石 １２ａ 加工面 １３ モータ ２０ ツルイング部 ２１ 架台 ２２ Ｘ軸ガイド ２３ Ｚ軸ガイド ２４ Ｌ字部材 ２５ 第一モータ ２６ 第二モータ ３０ コネクタ保持部 ３１ スライドテーブル ３２ チャック ３３ 回転手段 ３４ ウェイト ３５ シリンダ ３６ ワイヤ ４０ 移動部 ４１ Ｘ軸スライドガイド ４２ テーブル ４３ Ｙ軸スライドガイド ４４ モータ Ｒi 加工領域 Ｓ1〜Ｓ3 磨耗領域

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバの端部に取り付けた光コネク
   タの端面を砥石を回転させて凸曲面に加工する光コネク
   タの端面加工方法において、 前記砥石を該砥石の磨耗量が前記光コネクタの被研磨量
   に比べて大きい素材で構成し、加工面を初期状態の平面
   に研削して修正した後、前記光コネクタの端面を前記砥
   石の加工面に所定圧で押圧し、前記光コネクタを加工面
   に沿って一方向のみに移動させると共に、正逆回転させ
   ながら加工することを特徴とする光コネクタの端面加工
   方法。
2. 【請求項２】 光コネクタの素材の被研磨量に比べて磨
   耗量が大きい砥石を回転駆動する回転駆動部、 前記砥石の加工面を前記光コネクタの加工の都度、初期
   状態の平面に研削するツルイング部、 前記光コネクタを回転自在に把持する把持手段と、正逆
   回転させる回転手段とを有するコネクタ保持部及び前記
   コネクタ保持部を前記砥石に離接する方向と、前記砥石
   の加工面に沿って移動させる移動部を備えたことを特徴
   とする光コネクタの端面加工装置。