JPS63102862A - 光フアイバフエル−ル端面研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光フアイバコネクタの研磨装置に関するもの
であり、更に詳述するならば、小型で高能率で高精度な
、光フアイバコネクタの端面を球面状に研磨する装置に
関するものである。

従来の技術 一般に、光フアイバコネクタに使用されるフェルールは
、第２図に示すように構成されている。

光フアイバコネクタのための図示のフェルール１は、中
心部に光ファイバ２を収容するための貫通孔１２０を有
する。フェルール１の後方部より挿入された光ファイバ
２は、フェルール１の先端面１１０において接着剤３に
より固持保持される。

光信号を損失なく伝搬させるために、２つのフェルール
端面１１０を突き合せて、ファイバ端面をファイバ軸の
軸ずれなく且つ隙間なく接合する必要がある。このため
に、端面１１０を研磨してファイバ軸に垂直な平面にす
るか、あるいはファイバ部が頂部となる球面にし、且つ
フェルール端面とファイバ端面の間に段差のない滑らか
な状態にする必要がある。

そのようにフェルールの先端面を研磨するために、従来
、第３図に主要部を示すような光ファイバフェルール端
面研磨装置が使用されている。

図示の光ファイバの端面研磨装置は、フェルール保持具
４を備えている。フェルール保持具４には、締付はネジ
５によって少なくとも３つのフェルールが保持される。

更に、基台（不図示）上に設置された回転研磨定盤６を
備えている。その回転研磨定盤６の研磨面と線面に垂直
に押接されたフェルール端面との間に、ノズル６１から
研磨剤が供給される。

以上のように構成される光ファイバフェルール端面研磨
装置は、次のように動作する。

複数のフェルール１を締付はネジ５によってフェルール
保持具４に固定して、研磨定盤６上にフェルール端面を
押接させる。研磨剤供給ノズル６１から研磨剤を供給し
ながら、図示を省略した定盤駆動手段によって研磨定盤
６を回転させる。同時に、図示を省略した保持具駆動手
段によってフェルール保持具４を自転運動または円状に
揺動運動（歳差運動）させてフェルール端面を研磨する
。

通常セラミックス等の硬い材料からなるフェルールを一
定形状に高能率で加工して、最終面を凹凸が最大０．０
１μｍ程度の鏡面に仕上げるには、加工面のグレードと
能率に応じて、荒加工研磨及び仕上げ加工研房などの２
乃至３工程の研磨が必要である。したがって、図示の加
工ヘッドと同様の回転定盤部を２乃至３箇所に備えた研
房装置が使用されている。

すなわち、このような従来の光フアイバコネクタの端面
研磨装置を使用する場合、まず第１工程として、フェル
ール端面１１０から突出した光ファイバ２及び接着剤３
を加工してフェルール端面１１０に揃え、その後、超音
波洗浄槽でフェルール端面を洗浄する。次に、第２及び
第３の研房工程と、それぞれの工程後の洗浄操作を行い
、フェルールの先端面を平らな面に加工する。この間、
作業者が各工程を手作業で進める必要があり、作業能率
は極めて悪いものであった。

第４図は、フェルール端面及びファイバ端面を球面状に
研磨する光フアイバフェルール端面研磨装置の概略図を
示す。

図示の研房装置は、第３図の装置と構成上及び動作上極
めて類似している。構成上相違する点は、研磨定盤６０
表面が所定の曲率を有する凹球面上に成形されている点
と、各フェルールの中心軸が定盤球面の中心を通るよう
にフェルール保持具が構成されている点である。また動
作上相違する点は、フェルール保持具４が、自転運動を
することなく、円状に揺動運動のみすることである。

フェルール端面を球面状に研房加工する場合、まず第３
図に示した平面状定盤で粗研磨を行い、光ファイバの突
出部と接着剤を除去する。次に、そのように加工された
フェルールを取り外して、第４図に図示の球面加工用研
磨装置のフェルール保持具に装着して加工する必要があ
り、特に作業能率が悪かった。また、図示の球面定盤が
研房変形すると、修正するのに別の専用装置が必要とな
り、手間と時間が余計にかかるという問題があった。

さらに、上述のようなフェルールの保持方式ではフェル
ール自体を自転運動させていないため、加工されたフェ
ルール端面の中心対称性が低い。

このため、コネクタ同士を突き当てて光ファイバを接続
したとき、光フアイバコア間に隙間が生じ、光の信号伝
搬損失が大きくなるという問題があった。さらに、フェ
ルール保持具は複数のコネクタの各コネクタの中心軸が
定盤球面の中心を通るように保持しているため、曲率半
径の小さな併置定盤による加工、すなわちフェルール端
面を曲率半径の小さな２球面状に加工するのは不可能で
あった。

発明が解決しようとする問題点 上述のように、光フアイバコネクタのフェルール端面を
精密に球面状に加工するには、数段階の研磨工程を経る
必要がある。その際、従来の研磨装置では、研磨工程を
進めるごとに手作業により研磨定盤の交換を行うため、
研磨作業の能率が非常に悪くなるという問題があった。

また、従来のフェルールの保持方式では、各フェルール
ヲ自転運動させていないためフェルール端面の中心対称
性が低いという問題があった。さらに、従来のフェルー
ルの保持方式では、各コネクタの中心軸が定盤球面の中
心を通るように複数のコネクタを保持しているため、曲
率半径の小さな球面状にフェルール端面を研磨加工する
ことができないという問題があった。

そこで、本発明は、研磨工程数を従来に比較して削減で
き、各工程における研磨時間を短縮でき、且つコネクタ
の端面の加工精度を向上する光フアイバフェルール端面
研磨装置を提供せんとするものである。

更に、本発明は、新規な研磨用砥石、フェルールの運動
機構及び研磨砥石の運動機構を備えた、小型で高能率で
高精度な光フアイバフェルール端面研磨装置を提供せん
とするものである。

問題点を解決するための手段 すなわち、本発明によるならば、光ファイバを挿入固定
されたフェルールの端面を球面状に研磨する装置であっ
て、研磨面を有する研磨手段と、上記フェルールの端面
を研磨面に押接するように該フェルールを保持する手段
と、該保持手段を駆動して上記フェルールをその軸を中
心に自転させ且つその軸に直角な軸を中心に揺動させる
駆動手段とを備え、上記フェルール端面を上記研磨面に
押接し、上記保持手段を自転運動及び揺動運動させて、
上記フェルールの端面を凸球面状に研磨することを特徴
とする光フアイバフェルール端面研磨装置が提供される
。

作用 以上のように、本発明の光フアイバフェルール端面研磨
装置では、単一の光フアイバフェルールを保持し自転運
動及び揺動運動をさせてフェルール端面を研磨加工する
。

このように、単一の光フアイバコネクタを保持して自転
運動及び揺動運動をさせるので、球面の形状精度が高く
、球面頂点の光フアイバコア中心からの偏心を小さくす
ることができる。

また、揺動運動の中心とフェルールの先端との距離を調
整することにより、フェルールの先端の研磨面の曲率半
径の設定することができ、小さな曲率半径による加工も
可能となる。

更に、上述のように、定盤とコネクタは安定した設定姿
勢をとり、定盤を高速回転させて精度よく加工すること
ができるので、粗研磨と仕上げ研磨の２つの工程で全工
程を終了することが可能となる。

加えて、本発明の研磨装置は、フェルール保持手段の揺
動支点を移動させて揺動半径を変化させる手段を備えて
おり、フェルール端面を異なった曲率半径の球面状に加
工する際フェルール保持具の交換を必要としない。

実施例 以下添付図面を参照して本発明の光ファイバフェルール
端面研磨装置の実施例を説明する。

第１図は、本発明による光フアイバフェルール端面研磨
装置の実施例の機構概要図である。

図示の光フアイバフェルール端面研磨装置は、回転軸２
０に固定され且つ凹球面環状研磨帯を有する研磨定盤６
を備えている。回転軸２０は、傾動自在に構成されてお
り、図示を省略した駆動手段に駆動され、その結果、研
磨定盤６が回転軸２０を中心にして回転駆動される。

装置は、光フアイバコネクタのフェルール１を保持する
フェルール保持具４を備えている。このフェルール保持
具４は、円筒状の外形を有し、内部に円筒状の貫通孔を
有しており、その円筒状貫通孔の径は、先端部すなわち
前方部で小さくなされている。光ファイバ２を収容保持
したフェルール１は、フェルール保持具４の後方部から
前方部へ貫通Ｌ　、フェルール端面１１０がフェルール
保持具４の前方端面よりわずかに突出した位置でフェル
ール締付はチャック２４によって固定保持される。

フェルール締付ケチャック２４は、フェルール保持具４
の後方端面に装着された締付はネジ５によって駆動され
てフェルール保持具４内を軸方向に変位して、フェルー
ル締付は状態とフェルール解放状態との間を移動する。

フェルール保持具４は、上端部に該保持具と同軸に装着
された従動摩擦車１１を備えている。該従動摩擦車１１
には、押付はバネ１３に付勢されたアイドラ回転輪１２
が押接している。従動摩擦車１１には更に、駆動用摩擦
車１４が押接している。この駆動用摩擦車１４の軸は、
図示していない手段により揺動自在に回転自在に支持さ
れており、同様に図示していない回転駆動手段により３
６０度以上の回転角で正逆回転させられるようになされ
ている。更に、駆動用摩擦車１４の軸には、もう１つの
摩擦車１５が同軸に且つ駆動用摩擦車１４の軸に対して
回転自在に装着されている。該摩擦車１５には、偏心回
転摩擦車１６が押接している。偏心回転摩擦車１６の軸
は、図示を省略した駆動手段によって回転駆動される。

更に、フェルール保持具４は、従動摩擦車１１の下方部
で球面軸受７によって、その軸方向には位置調整可能に
把持されている。該球面軸受は、球面軸受支持具８によ
って支持されている。この球面軸受支持具８は、スライ
ド軸９に沿って移動可能であり、調整ネジ１０によりス
ライド軸９に沿って位置調整されるようになされている
。

また、研摩定盤６に対してフェルールを押圧するように
、球面軸受支持具８に予め偏移力を作用させる。または
、摩擦車１４の周面を部分球面にして、その部分球面へ
のアイドラ回転輪１２と摩擦車１４との接触位置により
、フェルール保持具４を研摩定盤６の方に押し出す力が
作用するようにしてもよい。

装置は、さらにフェルール端面１１０と研磨定盤６の凹
球面環状研磨帯との間に研磨剤を供給するノズル６１を
備えている。

以上のように構成される光フアイバコネクタの端面研摩
装置は、次のように動作する。

締付はネジ５の後方からコネクタのフェルールを図示を
省略した治具で挿入し、締付はネジ５によってフェルー
ル締付はチッヤク４を押出してフェルール１を固定保持
する。研摩定盤６を傾動させて、フェルール保持具４の
中心軸が、研摩定盤６の環状研磨帯の凹球面の中心軸を
通るように定盤の位置決めをする。加工球面の曲率半径
に応じて、スライド調整ネジ１０により、球面軸受支持
具８を上下移動させ、それに伴い球面軸受７をフェルー
ル保持具４に沿って移動させ、球面軸受７とフェルール
端面１１０との距離、すなわち揺動半径を調節する。

かかる状態で、フェルール端面を定盤面に押接する。

この状態で、駆動摩擦車１４の軸を正逆回転駆動し且つ
偏心回転摩擦車１６を１方向に回転駆動して、フェルー
ル１に自転反転運動および揺動運動を与えながら、定盤
６を自転駆動してフェルール端面１１０を高速に研摩す
る。すなわち、駆動用摩擦車１４の軸を自転反転駆動し
て、従動摩擦車１１に自転反転運動を与える。一方、偏
心回転摩擦車１６の軸を低速で回転させることにより駆
動用摩擦車１４の回転軸は揺動運動する。この自転反転
運動及び揺動運動に応じて、フェルール端面１１０は自
転反転運動と球面軸受７を支点とした揺動運動をする。

フェルール先端部の揺動幅は、定盤の接触幅と同等とす
る。

一方、押付はバネ１３が付勢するアイドラ回転車１２は
、従動摩擦車１１を駆動用摩擦車１４に常に押接させて
いる。これによって、フェルール先端部が定盤面上を偏
心回転摩擦車１６の動きに応じて揺動できる。すなわち
、研磨定盤６の全面に均一な軌跡を描くことができ、精
度の高い研摩が可能となる。

研磨定盤６として、曲率半径３０ｍｍの球面金属器に電
鋳により厚さ約５０μｍのメタルボンドダイヤモンド砥
石を形成したものを用い、これを１５（１１）乃至２（
１１）Ｏｒｐｍで回転させた。ダイヤモンド砥石の粒径
は、２μｍ乃至３μｍ程度のものである。光ファイバを
接着固定した先端が平面状で外径が２．５ｍｍのセラミ
ックス（アルミナ、ジルコニア等）製のフェルールを、
フェルール保持具４の先端部で固定保持した。フェルー
ル端面１１０と球面軸受７との間隔をスライド調整ネジ
１０によって約３０卸に調節し、フェルール保持具４に
約２（１１）Ｏｒｐｍの自転反転運動（１，５回転ごと
に反転させる）を与えて１分間研磨した。この結果、セ
ラミックスフェルール端面及び光フアイバ端面ともに、
凹凸が０．２μｍ以下の表面あらさで曲率半径が約３０
ｍｍの加工面が得られた。

次に、研磨定盤として錫および各種樹脂よりなる球面器
を使用し、１乃至２μｍのダイヤモンド粒子またはＡｌ
２Ｏ３、ＳｉＣ２、ＺｒＯ２、ＣａＣ２、Ｆｅ＊Ｏ＜な
どの各種酸化物微粒子懸濁液を供給しながら、上記凸球
面に粗研磨したフェルール端面を仕上げ研磨した。研磨
定盤６の回転数を３０乃至１（１１）ｒＩ］ｆＴｌにし
、フェルール保持具もまた３０乃至１（１１）ｒｐｒｎ
で自転反転運動をさせた。この結果、光フアイバコア端
面の表面あらさが３０乃至５０八以下で、フェルールを
含めた全体の端面の曲率半径が約３０ｍ＋ｎで、先端頂
点のコア中心部からの偏心が２０μｍ以下の高精度加工
面を得た。

以上説明したように、上記した光ファイバフェルール端
面研磨装置では、単一のフェルール１を保持して、これ
を自転反転運動及び揺動運動させて研磨する。従って、
中心対称性の優れた球面にフェルール先端を加工できる
。更に、単一のフェルールを加工するので、曲率半径の
小さな加工面も研磨可能である。

更に、フェルールの揺動の中心位置にフェルールがある
とき、フェルールの先端が研磨定盤６の環状球面研磨帯
の中央部に対して垂直に該中央部上に位置するように、
研磨定盤６を傾斜させている。かかる状態で、フェルー
ル端面を球面定盤に摺接するように揺動させたとき、フ
ェルール保持具の左右の傾き角が垂直軸に対して同じと
なり、安定した設定姿勢が可能となる。この結果、定盤
を高速に回転させてフェルール端面と加工しても精度よ
く加工できるので、従来より高能率な加工ができる。

加えて、上記した光フアイバフェルール研磨装置は、研
磨定盤６の環状球面研磨帯の中心に光フアイバフェルー
ルの揺動中心を位置させ、且つ研磨定盤６の環状球面研
磨帯の回転軸をフェルール保持具４に対して傾斜させて
いる。従って、フェルール１が揺動しても、フェルール
１は、研磨定盤６の環状球面研磨帯の研磨面に常時接触
しており、且つ、フェルール１が接触している環状球面
研磨帯部分に対して常時垂直にな関係にある。それ故、
環状球面研磨帯の研磨面が均一に摩耗し、局部的に摩耗
して変形することがない。

発明の詳細 な説明したように、本発明の光フアイバフェルール端面
研磨装置では、単一のフェルールを保持して、これを自
転反転運動及び揺動運動させて研磨する。従って、曲率
半径の小さな加工面も研磨可能となり、さらに球面の形
状精度が高く球面頂点の光フアイバコア中心からの偏心
を小さくすることができる。

更に、フェルール端面を研磨面に摺接するように揺動さ
せたとき、フェルール保持具の左右の傾き角が、揺動の
中心軸に対して左右同じにすることにより、安定した研
磨姿勢が得られる。その結果、研磨として高速回転研磨
盤を使用しても、フェルール端面を精度よく加工できる
ので、従来より高能率な加工ができる。

加えて、本発明の光フアイバフェルール研磨装置は、フ
ェルール保持手段の揺動支点を移動させて揺動半径を変
化させる手段を備えており、フェルール端面を異なった
曲率半径の球面状に加工する際フェルール保持具の交換
を必要としない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の光フアイバフェルール端面研磨装置
の第１の実施例の機構概要図であり、第２図は、光ファ
イバフェルール９主要部の断面構造図であり、 第３図は、従来の光ファイバフェルール端面併重装置の
主要部概要図であり、 第４図は、フェルール端面を球面状に研■する従来の光
フアイバフェルール端面研磨装置の主要部概要図である
。 （主な参照番号） １・・フェルール、　　２・・光ファイバ、３・・接着
剤、　　　４・・フェルール保持具、５・・締付はネジ
、　６・・研磨定盤、７・・球面軸受、　　１１・・従
動摩擦車、１２・・アイドラ回転輪、 １３・・押付はバネ、　１４・・駆動用摩擦車、１６・
・偏心回転摩擦車、 ６１・・研房剤供給ノズル、 １１０・・フェルール端面、 １２０・・フェルール貫通孔

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバを挿入固定されたフェルールの端面を
   球面状に研磨する装置であって、 研磨面を有する研磨手段と、上記フェルールの端面を研
   磨面に押接するように該フェルールを保持する手段と、
   該保持手段を駆動して上記フェルールをその軸を中心に
   自転させ且つその軸に直角な軸を中心に揺動させる駆動
   手段とを備え、上記フェルール端面を上記研磨面に押接
   し、上記保持手段を自転運動及び揺動運動させて、上記
   フェルールの端面を凸球面状に研磨することを特徴とす
   る光ファイバフェルール端面研磨装置。
2. （２）上記駆動手段は、上記保持手段を自転運動させる
   回転機構と、上記保持手段を揺動自在に把持する把持手
   段と、上記保持手段を駆動して上記把持部分を支点とす
   る揺動運動をさせる揺動機構とを具備していることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の研磨装置。
3. （３）上記回転機構は、上記保持手段と同軸に装着され
   た第１の摩擦車と、該第１の摩擦車に押接する第２の摩
   擦車と、該第２の摩擦車の軸を回転駆動する手段とを具
   備していることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の研磨装置。
4. （４）上記第２の摩擦車の軸は、揺動自在に支持されて
   おり、上記揺動機構は、上記第２の摩擦車の軸に同軸に
   回転自在に装着された第３の摩擦車と、該第３の摩擦車
   と係合し且つ固定軸上に回転する偏心回転摩擦車と、該
   偏心回転摩擦車を回転駆動する手段と、上記第１の摩擦
   車を付勢して該第１の摩擦車と第２の摩擦車とを互いに
   押接し且つ上記第３の摩擦車と上記偏心回転摩擦車を互
   いに押接させる押接手段とを具備していることを特徴と
   する特許請求の範囲第３項記載の研磨装置。
5. （５）上記押接手段は、アイドラ回転輪と、該アイドラ
   回転輪を付勢して上記第１の摩擦車に押接するバネ手段
   とからなることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載
   の研磨装置。
6. （６）上記把持手段は、上記保持手段を把持する球面軸
   受と、該球面軸受を支持する球面軸受支持部とを具備し
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項乃至第５
   項のいずれか１項記載の研磨装置。
7. （７）上記球面軸受支持部は、スライド軸と、上記球面
   軸受を支持して上記スライド軸に沿って移動自在な支持
   具と、該支持具を上記スライド軸に沿って駆動する調整
   ネジとを具備していることを特徴とする特許請求の範囲
   第６項記載の研磨装置。
8. （８）上記揺動機構は、上記保持手段と同軸に装着され
   た摩擦車と、該摩擦車に押接する偏心回転摩擦車と、該
   偏心回転摩擦車の軸を回転駆動する手段と、上記摩擦車
   を付勢して上記偏心回転摩擦車に押接する手段とからな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の研磨装
   置。
9. （９）上記押接手段は、アイドラ回転輪と、該アイドラ
   回転輪を付勢して上記摩擦車に押接するバネ手段とから
   なることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の研磨
   装置。
10. （１０）上記保持手段は、上記フェルールを把持するチ
    ャックであることを特徴とする特許請求の範囲第１項か
    ら第９項までのいずれか１項記載の研磨装置。
11. （１１）上記保持手段は、上記フェルールを把持するチ
    ャックと、該チャックを回転自在に支持する支持部材と
    を具備しており、上記回転機構は、上記支持部材に支持
    されて上記フェルールを回転するモータであることを特
    徴とする特許請求の範囲第２項から第９項までのいずれ
    か１項記載の研磨装置。
12. （１２）上記研磨面は、凹球面状であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれか１項記
    載の研磨装置。
13. （１３）上記研磨手段は、凹球面環状研磨帯を有する傾
    動自在な研磨定盤と、該定盤を回転駆動する手段とから
    なることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第１０
    項のいずれか１項記載の研磨装置。
14. （１４）上記駆動手段は、上記保持手段と同軸に装着さ
    れた第１の摩擦車と、揺動可能な回転軸に固定されて上
    記第１の摩擦車に押接する第２の摩擦車と、該第２の摩
    擦車の回転軸に対して回転自在に装着された第３の摩擦
    車と、固定軸を中心に回転可能であり且つ上記第３の摩
    擦車と係合する偏心回転摩擦車と、上記第１の摩擦車と
    第２の摩擦車の間並びに第３の摩擦車と偏心回転摩擦車
    との間を摩擦係合させるようにバネ手段で付勢されて上
    記第１の摩擦車を押接するアイドラ回転輪と、上記保持
    手段を把持する球面軸受と、該球面軸受を支持する球面
    軸受支持具とを具備していることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項記載の研磨装置。