JPS6347060A - 形状加工方法および装置 - 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】 〔概　要〕 形状加工方法および装置であって、一体的に開成形した
工具をその中心軸と一致する回転軸となるように回転さ
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
部品のロンドレンズ、コネクタ端面等を凸曲面形状に加
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、各種の工業用途で汎用されている圧子やピボット
軸の端面ば、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、このような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１）の上側面の略中夫に、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１）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１）に対して
相対的に、該円弧状溝１３の長手方向（矢印すで示す）
で往復運動させる。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１）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１
９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３
３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
心とが一致させである。

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
せなから揺動（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３５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１）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１）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３
７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　（）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。これを手作業で行なっていたので作業
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木のダミーを取りつげなければなら
な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１周速が限定されていた。

そのため、加工の高能率化が図れず、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、中空形状に成形された台金の内表面
に研磨物質を固定して一体的に固成形した工具と、該工
具の中心軸と一致する回転軸となるように回転させる手
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軸
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、上述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、中空形状に成形された台金の内表面
に研磨物質を固定して一体的に固成形した工具をその中
心軸と一致する回転軸となるように回転させ、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軸として回
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、 別な中空形状に成形された台金の内表面に一体的に固成
形した高分子樹脂膜工具をその中心軸と一致する回転軸
となるように回転させ、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軸
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、一体的に固成形
した工具を、その中心軸と一致する回転軸となるように
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、一
体的に固成形した砥石工具をその中心軸と一致する回転
軸となるように回転させ、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、別な一体的に固
成形した高分子樹脂膜工具を、その中心軸と一致する回
転軸となるように回転させ、前加工済みの被加工物を、
その長手方向が前記回転軸と交差する形の軸を中心とし
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。

上−工上尖施開 （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、一端開放形である中空形状の台金
４１は、その閉端側の中心部分でスピンドル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、開放端側に向は末広がり
の形で一体的に形成されている。

この台金４１の内壁同上には、一定の厚みで且つ一定の
幅を有する砥石工具４３が設けである。つまり、砥石工
具４３は円周状の「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５
３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
されるようになでいる。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１）００
ｒｐ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４
３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９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ΔＸは近似的に、 Δｘ＃　（Ｒ−（Ｒ２−ｒ２）””　）ｘｓｉｎ（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、その工具同転軸５１の法
線に対して成す所定の角度θが、０〈θく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。

ニー員１大隻炭 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を成形したことである
。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。

ｌ−星主爽施開 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、Ｓ　１０ｚ　、Ｃｒｚ　Ｏ３゜Ｆ
ｅｚ　０３　、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。

ｍ１桝 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。

茎−気エス隻炭 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。

■、　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６
３）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、光フアイバコネクタのフェルール等
のロン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。

■、なお書き なお、上述した本発明実施例にあっては、光フアイバコ
ネクタのフェルール等のロン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。

また、本発明に各種の変形態様があることは、当業者で
あれば容易に推考できるであろう。

〔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
工具をその中心軸と一致する回転軸となるように回転さ
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則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、 １）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。 第１宍塵９ｊＩ］の説明図 第１図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）中空形状に成形された台金の内表面に研磨物質を
   固定して一体的に周成形した工具と、該工具の中心軸と
   一致する回転軸となるように回転させる手段と、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軸として回転さ
   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。
2. （２）前記工具は、断面所定角度をもってすりばち状に
   成形された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。
3. （３）前記工具は、前記台金の内壁面上で円筒形状に成
   形された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。
4. （４）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。
5. （５）中空形状に成形された台金の内表面に研磨物質を
   固定して一体的に周成形した工具をその中心軸と一致す
   る回転軸となるように回転させ、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軸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、 別な中空形状に成形された台金の内表面に一体的に周成
   形した高分子樹脂膜工具をその中心軸と一致する回転軸
   となるように回転させ、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軸
   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
   液を与えるようにして前記被加工物を研磨して仕上げ加
   工するようにしたことを特徴とする形状加工方法。