JPH0321890Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、光フアイバの端面を目的とする種々
の曲面に加工する装置に関するもので、特に、光
フアイバの端面を高精度にかつ能率的に加工する
のに好適な光フアイバ端面研削加工装置に関す
る。

〔背景技術とその問題点〕

光フアイバを用いた光通信システムなどにおい
ては、光源から放出された光を効率よく光フアイ
バへ入射させることが重要である。そのために、
光源、例えばLD（半導体レーザ）やLED（発光ダ
イオード）などの光源と光フアイバの端面との間
にレンズを置いたり、あるいは光フアイバの端面
を球や球面状またはテーパ状とすることが行われ
ている。中でも、光フアイバの端面を球や球面状
などの曲面状とすることは、効率が高くかつ反射
戻り光の抑制効果もあり実用に優れた利点があ
る。

光フアイバの端面を曲面状に加工する方法とし
ては、光フアイバの端部を熱で溶かし表面張力の
作用で曲面に整形する方法のほかに、エツチング
や放電加工などの方法が知られている。しかし、
いずれの方法にしても、歩留りがきわめて低く、
かつ加工に長時間かかることから、ただちに生産
へ適用できるものではなかつた。

そこで、機械研削する方法が試みられた。機械
研削の場合には、光フアイバを回転させながら、
その端面を砥石によつて曲面に研削加工するもの
であるため、光フアイバの加工端面を芯ずれなく
回転させることが重要である。そのための方法と
して、従来、第８図および第９図に示す方法が知
られている。

第８図に示す方法は、中空軸状の主軸４の先端
にホルダ５を取り付け、このホルダ５の挿通穴６
内に、光フアイバ１の外周を一次被覆２Ａおよび
二次被覆２Ｂで被覆した光フアイバ芯線３の加工
端部を挿入するとともに、固定材７（例えば、エ
レクトロンワツクスなど。）を注入して光フアイ
バ芯線３をホルダ５に固定した後、光フアイバ１
の軸線と回転中心軸とが一致するように芯出しを
して光フアイバ１の振れを低減するようにしたも
のである。この方法は、芯出しとワツクス処理に
長時間（略30分程度）かかることから、きわめて
作業性が悪いという問題があつた。

第９図に示す方法は、ホルダ５の先端に光フア
イバ１の径より若干大きい径でかつ偏心のない高
精度な保持穴８を形成し、この保持穴８内に光フ
アイバ１の加工端面近傍を挿入し、光フアイバ１
の振れを低減するようにしたものである。この方
法は、第８図の方法に比べ作業性は若干向上する
ものの、保持穴８の加工に技術的な限界がある
上、保持穴８に光フアイバ１を挿入するために隙
間をもたせておかなければならないことから、こ
の隙間の影響によつて加工端面に振れが生じてし
まう問題があつた。つまり、第１０図に示すよう
に、光フアイバ１の加工端面近傍を保持穴８で保
持したとしても、保持穴８と光フアイバ１との間
に隙間があると、それより後方のフアイバの振れ
が影響して先端の加工端面に振れが生じてしまう
問題があつた。

〔考案の目的〕

ここに、本考案は、このような機械研削におけ
る従来の問題点に鑑み、光フアイバの端面を、芯
ずれなく高精度にしかも短時間で所望の曲面形状
に加工することができる光フアイバ端面研削加工
装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

そのため、本考案では、外周が被覆された光フ
アイバの端面を曲面に研削加工する装置として、
基台と、この基台に設けられた光フアイバの加工
端面近傍を保持しかつ光フアイバを回転させるフ
アイバ保持ユニツトと、前記基台に設けられ前記
フアイバ保持ユニツトに保持された光フアイバの
端面を曲面に研削加工する砥石を有する砥石ユニ
ツトと、を備え、前記フアイバ保持ユニツトは、
前記基台に回転可能に支持された中空軸状の主軸
と、この主軸を回転させる駆動装置と、前記主軸
の先端に固定されたホルダとを備えた構成を基本
とする。

そして、前記ホルダの先端側には主軸の回転軸
線上に光フアイバの加工端面近傍を一定以上の長
さで保持する保持穴を設けることにより、加工端
面近傍の撓み等を防止して加工する光フアイバの
位置精度を確保する。

さらに、前記ホルダの基端側には保持穴より大
径の案内穴を形成し、この案内穴には保持穴に挿
通される光フアイバを案内する案内筒を挿抜可能
に嵌合し、この案内筒には中心に光フアイバの外
周被覆を嵌合保持する挿通穴を設けることによ
り、光フアイバの装着にあたつて案内筒を取り出
して挿通穴に光フアイバの被覆を嵌合させ、この
案内筒を案内穴に挿入すれば保持された光フアイ
バが自ずと保持穴に芯合わせされて挿通されるよ
うにして、折れ易い光フアイバの安全性および細
い保持穴に挿通させる作業の容易性ないし迅速性
を確保する。

ここで、以下に本考案の特徴をより詳細に述べ
る。

本考案者は、第１０図に示す状態では、保持穴
８と光フアイバ１との間に隙間があると、それよ
り後方のフアイバの振れの影響によつて加工端面
に振れが生じるが、これは保持穴８の長さに関係
していることに着目したものである。

第２図に示す如く、保持穴８の後方に光フアイ
バ１を保持するもう一つの保持穴８Ａを設ける
と、それより後方のフアイバの振れの影響が抑制
されることが判つた。抑制効果が現れるのは、保
持穴８，８Ａの間隔ｌが1.5mm以上である。そこ
で、本考案では、第１図に示す如く、ホルダ５に
主軸４の回転軸線と同一軸線上に光フアイバ１の
加工端面近傍を一定以上の長さ（1.5mm以上）で
保持する保持穴１１を形成し、これにより後方の
フアイバの振れの影響を抑制し、加工端面を高精
度にかつ所望形状に加工できるようにしたもので
ある。

しかし、実際に主軸に取りつけたホルダの保持
穴内へ微細な光フアイバの加工端面を挿入するこ
とは容易ではなく、誤つて先端をどこかに当てる
とすぐに折損してしまう。そこで、本考案では、
第１図に示す如く、ホルダ５に主軸４の回転軸線
と同一軸線上に案内穴１２を形成し、この案内穴
１２に中心に光フアイバ１の被覆２Ａ，２Ｂの外
径と嵌合する挿通穴１３を有する案内筒１４を挿
抜可能に嵌合させることにより、短時間に光フア
イバをホルダにセツトできるようにしたものであ
る。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明
する。

第３図に本実施例の光フアイバ端面研削加工装
置の外観を示す。

同加工装置は、大きく分けて、基台２１と、こ
の基台２１の上面一側に設けられ光フアイバ１の
加工端面近傍を保持しかつ光フアイバ１を回転さ
せるフアイバ保持ユニツト３１と、前記基台２１
の上面他側に設けられ前記フアイバ保持ユニツト
３１に保持された光フアイバ１の端面を曲面に研
削加工する砥石７０を有する砥石ユニツト７１
と、前記基台２１の上面後部に支柱１００を介し
て設けられ光フアイバ１の加工端面に対する砥石
７０の位置を確認するための顕微鏡ユニツト１０
１とから構成されている。

フアイバ保持ユニツト３１は、前記基台２１の
上面一側に固定された支持台３２と、この支持台
３２上にＺ軸方向（図中左右方向）へ進退するテ
ーブル３３を介して固定された主軸頭３４と、こ
の主軸頭３４に回転可能かつＺ軸方向に沿つて支
持されたフアイバ保持装置３５とを含む。

フアイバ保持装置３５は、第４図に示す如く、
前記主軸頭３４に軸受スリーブ３６を介して回転
可能に支持された中空軸状の主軸３７を有する。
主軸３７と軸受スリーブ３６との間には、その前
端側に主軸３７の外周面へ向かつて開口する空気
噴出孔３８を円周方向の所定角度位置に有する空
気軸受部材３９が介装されているとともに、後端
側に主軸３７の外周面および主軸３７の途中に設
けられた鍔部３７Ａの前端面へそれぞれ向かつて
開口する空気噴出孔４０を円周方向の所定角度位
置に有する空気軸受部材４１が介装されている。

また、前記軸受スリーブ３６の後端面には、ス
ペーサ４２を介して前記鍔部３７Ａの後端面と接
する圧縮空気導入リング４３が結合されている。
圧縮空気導入リング４３には、空気流路４４が中
心へ向かつて形成されているとともに、その空気
流路４４を介して供給された圧縮空気を前記鍔部
３７Ａの後端面へ噴出する空気噴出孔４５が円周
方向の所定角度位置にそれぞれ開口されている。
さらに、前記軸受スリーブ３６には、前記空気流
路４４と連通しかつその空気流路４４へ導かれた
圧縮空気を前記各空気軸受部材３９，４１の空気
噴出孔３８，４０へ供給する空気流路４６が形成
されている。これにより、主軸３７は、ラジアル
方向およびスラスト方向に対してそれぞれ空気軸
受により回転可能に支持されている。

また、前記圧縮空気導入リング４３の後端面に
は、外周面に放熱フイン４７を有するケース４８
が取り付けられている。ケース４８と前記主軸３
７の後端部との間には、主軸３７を回転させる駆
動装置としてのモータ４９が内蔵されている。モ
ータ４９は、前記ケース４８の内側に固定された
ステータ５０と、前記主軸３７の外周に固定され
前記ステータ５０に対して所定のクリアランスを
もつて対向するロータ５１とからなる。さらに、
主軸３７の前端には先ホルダ５２が、主軸３７の
後端には後ホルダ５３がそれぞれ取り付けられて
いる。

先ホルダ５２は、第５図に示す如く、前記主軸
３７の前端に取り付けられた第１のホルダ５２Ａ
と、この第１のホルダ５２Ａの前端に袋ナツト５
５を介して着脱自在に取り付けられた第２のホル
ダ５２Ｂとからなる。第１のホルダ５２Ａには、
主軸３７の回転軸線と同一軸線上に第１の案内穴
５４が形成されている。第２のホルダ５２Ｂは、
先端部が次第に径小となる円錐形状に形成されて
いるとともに、主軸３７の回転軸線と同一軸線上
に沿つて光フアイバ１の加工端面近傍を一定以上
の長さで保持する保持穴５７およびその保持穴５
７の径より大きくかつ第１の案内穴５４の径より
小さい径の第２の案内穴５８を有する。

保持穴５７の長さは、それより後方の光フアイ
バ１の振れが先端に影響しない長さ、例えば二次
被覆２Ｂの直径が約３mm、光フアイバ１の直径が
約0.125mmの場合では1.5mm以上必要であるが、こ
こでは２mm以上である。また、第２のホルダ５２
Ｂの先端にはスリツト５９が形成され、第２のホ
ルダ５２Ｂの外周に螺合された袋ナツト６０によ
り保持穴５７の径が拡大、縮小できるようになつ
ている。

第１の案内穴５４および第２の案内穴５８に
は、案内筒６１が挿抜可能に嵌合されている。案
内筒６１は、外径が前記第２の案内穴５８に嵌合
する径の第１の筒部６２と、外径が前記第１の案
内穴５４に嵌合する径の第２の筒部６３と、外径
が前記第２の筒部６３の径より大きい第３の筒部
６４とからなる。また、案内筒６１の中心には、
光フアイバ１を包む一次被覆２Ａの外径と嵌合す
る径の第１の挿通穴６５と、二次被覆２Ｂの外径
と嵌合する径の第２の挿通穴６６と、この第２の
挿通穴６６よりも大きい径の第３の挿通穴６７と
が順次形成されている。第３の挿通穴６７には、
内径が二次被覆２Ｂの外径より僅か大きい径のパ
イプ６８の前端部が嵌合されている。パイプ６８
の後端部は、第６図に示す如く、後ホルダ５３の
係合穴６９に嵌合されている。

砥石ユニツト７１は、前記基台２１の上面他側
に前記主軸３７の回転軸線に対して直交する軸線
を中心として回動可能に設けられた回動テーブル
７２と、この回動テーブル７２を回動させる駆動
装置７３と、前記回動テーブル７２上に設けられ
２つのサーボモータ７４Ｘ，７４Ｙによつて回動
テーブル７２の回動軸線に対して直交しかつ互い
に直交する方向へ移動可能なＸ−Ｙテーブル７４
と、このＸ−Ｙテーブル７４上に固定された砥石
軸頭７５と、この砥石軸頭７５に回転可能かつ前
記回動テーブル７２の回動軸線に対して直角に設
けられた砥石７０を有する砥石軸７６とを含む。

駆動装置７３は、前記回動テーブル７２と同軸
上に設けられたウオームホイール７７と、このウ
オームホイール７７に噛合されたウオーム７８
と、このウオーム７８を回動させる正逆可能なモ
ータ７９とから構成されている。従つて、モータ
７９を正逆回転させると、ウオーム７８およびウ
オームホイール７７を介して回動テーブル７２が
正逆回動するので、その回動テーブル７２の回動
軸線を中心として砥石軸７６が往復回動される。

砥石軸７６は、第７図に示す如く、前記砥石軸
頭７５に軸受スリーブ８０を介して回転可能に支
持されている。軸受スリーブ８０と砥石軸７６と
の間には、その前端側に保持リング８１と前記砥
石軸７６の外周面へ向かつて開口する空気噴出孔
８２を円周方向の所定角度位置に有する空気軸受
部材８３とが介装されているとともに、後端側に
砥石軸７６の外周面および砥石軸７６の後端部に
設けられた鍔部７６Ａの前端面へ向かつて開口す
る空気噴出孔８４を円周方向の所定角度位置に有
する空気軸受部材８５が介装されている。空気噴
出孔８２には、前記軸受スリーブ８０に形成され
た空気供給口８６および保持リング８１に形成さ
れた空気流路８７を通じて圧縮空気が供給されて
いる。一方、空気噴出口８４には、前記軸受スリ
ーブ８０に形成された空気供給口８８および空気
流路８９を通じて圧縮空気が供給されている。

また、前記軸受スリーブ８０の後端面には、ス
ペーサ９０を介して前記鍔部７６Ａの後端面と接
する端板９１が結合されている。端板９１には、
前記空気流路８９と連通する空気流路９２が形成
されているとともに、その空気流路９２を介して
供給された圧縮空気を前記鍔部７６Ａの後端面へ
噴出する空気噴出孔９３が所定角度位置にそれぞ
れ開口されている。これにより、砥石軸７６は、
ラジアル方向およびスラスト方向に対してそれぞ
れ空気軸受により回転可能に支持されている。

また、両空気軸受部材８３，８５の間におい
て、軸受スリーブ８０と砥石軸７６との間には、
砥石軸７６を回転させる駆動装置としてのモータ
９４が内蔵されている。モータ９４は、前記軸受
スリーブ８０の内側に固定されたステータ９５
と、前記砥石軸７６の外周に固定され前記ステー
タ９５に対して所定のクリアランスをもつて対向
するロータ９６とからなる。

次に、本実施例の作用を説明する。

光フアイバ１の端面を研削加工するに当たつ
て、まず、光フアイバ芯線３をフアイバ保持ユニ
ツト３１にセツトする。これには、後ホルダ５
３、パイプ６８および案内筒６１を主軸３７から
引き抜き、これに光フアイバ芯線３を順次通して
光フアイバ１の先端を案内筒６１の第１の挿通穴
６５より突出させる。この状態では、一次被覆２
Ａが案内筒６１の第１の挿通穴６５に、二次被覆
２Ｂが案内筒６１の第２の案内穴６６およびパイ
プ６８に嵌挿された状態にある。

この状態のものを主軸３７の後端より挿入して
いくと、はじめに案内筒６１の第２の筒部６３が
第１のホルダ５２Ａの第１の案内穴５４に嵌合さ
れた後、案内筒６１の第１の筒部６２が第２のホ
ルダ５２Ｂの第２の案内穴５８に嵌合される。従
つて、一次被覆２Ａの外径が第１の筒部６２と第
２の案内穴５８とによつて、二次被覆２Ｂの外径
が第２の筒部６３と第１の案内穴５４とによつ
て、それぞれ芯出しされているから、さらに挿入
していけば、光フアイバ１の先端を正確に第２の
ホルダ２Ｂの保持穴５７を通して突出させること
ができる。この後、袋ナツト６０を螺合して光フ
アイバ１の先端部を第２のホルダ５２Ｂの保持穴
５７に保持させる。

さて、このようにして、光フアイバ芯線３をフ
アイバ保持ユニツト３１にセツトした後、光フア
イバ１の先端を回動テーブル７２の中心に対して
端面形状に応じて必要量オフセツトさせて位置さ
せる。これには、図示しないモータにより主軸頭
３４をＺ軸方向へ進退させて行う。また、砥石７
０も端面形状に合わせて位置させる。これには、
顕微鏡ユニツト１０１で光フアイバ１に対する砥
石７０の位置を確認しながらモータ７４Ｘ，７４
Ｙの駆動によりＸ−Ｙテーブル７４を互いに直交
する方向へ移動させて行う。

光フアイバ１に対して砥石７０の位置出しでき
たら、フアイバ保持ユニツト３１のモータ４９お
よび砥石ユニツト７１のモータ９４をそれぞれ駆
動させるとともに、公知のNC装置からの指令あ
るいは単一半径の球面形状の場合にはシーケンサ
からの指令により駆動装置７３を駆動させる。す
ると、回動テーブル７２が回動するので、砥石７
０によつて光フアイバ１の端面が球面状に研削加
工される。

従つて、本実施例によれば、光フアイバの加工
端面近傍を保持する第２のホルダ５２Ｂの保持穴
５７の長さを長く、ここでは２mmとしたので、そ
の保持穴５７より後方のフアイバの振れの影響に
よつて加工端面が振れることがないから、光フア
イバ１の端面を高精度に研削加工することでき
る。

また、光フアイバ１を被覆する一次被覆２Ａお
よび二次被覆２Ｂをガイドとして光フアイバ１を
先ホルダ５２へ挿入するようにしたので、光フア
イバ１の先端を他の箇所に当てることなく第２の
ホルダ５２Ｂの保持穴５７へ正確に挿入すること
ができる。

また、フアイバ保持ユニツト３１の主軸３７お
よび砥石ユニツト７１の砥石軸７６を空気軸受に
より支持したので、光フアイバ１の加工端面の仕
上がり精度を向上させることができる。ちなみ
に、空気軸受による振れが0.01μmのとき、仕上
がり面精度R_naxは0.01μmが得られた。

なお、上記実施例では、主軸３７および砥石軸
７６を回転させるモータ４９，７９を各ユニツト
内に内蔵させたが、これらは外付でもよい。

また、第１のホルダ５２Ａおよび第２のホルダ
５２Ｂは、上記実施例のように別体に構成しなく
てもよく、一体でもよい。

〔考案の効果〕

以上の通り、本考案によれば、光フアイバの端
面を、芯ずれなく高精度に、かつ短時間で所望の
曲面形状に研削加工することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の要部を示す概略図、第２図は
本考案の原理を示す図、第３図から第７図は本考
案の一実施例を示すもので、第３図は斜視図、第
４図はフアイバ保持ユニツトの要部を示す断面
図、第５図は第４図の−線拡大断面図、第６
図は第４図の−線断面図、第７図は砥石ユニ
ツトの要部を示す断面図である。第８図から第１
０図は従来例を示すもので、第８図および第９図
はそれぞれ従来のホルダを示す断面図、第１０図
は第９図のホルダによる問題点を説明するための
図である。 １……光フアイバ、２Ａ……一次被覆、２Ｂ…
…二次被覆、３……光フアイバ芯線、４……主
軸、５……ホルダ、１１……保持穴、１２……案
内穴、１３……挿通穴、１４……案内穴、２１…
…基台、３１……フアイバ保持ユニツト、３７…
…主軸、４９……モータ、５２Ａ……第１のホル
ダ、５２Ｂ……第２のホルダ、５４……第１の案
内穴、５７……保持穴、５８……第２の案内穴、
６１……案内筒、６５……第１の挿通穴、６６…
…第２の挿通穴、７０……砥石、７１……砥石ユ
ニツト、７１……回動テーブル、７３……駆動装
置、７６……砥石軸、９４……モータ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 外周が被覆された光フアイバの端面を曲面に
   研削加工する装置であつて、 基台と、この基台に設けられ光フアイバの加
   工端面近傍を保持しかつ光フアイバを回転させ
   るフアイバ保持ユニツトと、前記基台に設けら
   れ前記フアイバ保持ユニツトに保持された光フ
   アイバの端面を曲面に研削加工する砥石を有す
   る砥石ユニツトとを備え、 前記フアイバ保持ユニツトは、前記基台に回
   転可能に支持された中空軸状の主軸と、この主
   軸を回転させる駆動装置と、前記主軸の先端に
   固定されたホルダとを備え、 前記ホルダの先端側には主軸の回転軸線上に
   光フアイバの加工端面近傍を一定以上の長さで
   保持する保持穴が形成されるとともに、 前記ホルダの基端側には保持穴より大径の案
   内穴が形成され、この案内穴には保持穴に挿通
   される光フアイバを案内する案内筒が挿抜可能
   に嵌合され、この案内筒は中心に光フアイバの
   外周被覆を嵌合保持する挿通穴を有することを
   特徴とする光フアイバ端面研削加工装置。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項において、前
   記ホルダの保持穴の長さを1.5mm以上としたこ
   とを特徴とする光フアイバ端面研削加工装置。 (3) 実用新案登録請求の範囲第１項または第２項
   において、前記フアイバ保持ユニツトの主軸を
   空気軸受により回転可能に保持したことを特徴
   とする光フアイバ端面研削加工装置。 (4) 実用新案登録請求の範囲第１項ないし第３項
   において、前記砥石ユニツトを、前記基台に前
   記主軸の回転軸線に対して直交する軸線を中心
   として回動可能に設けられた回動テーブルと、
   この回動テーブルを回動させる駆動装置と、前
   記回動テーブルに空気軸受を介して回転可能か
   つ回動テーブルの回動軸線に対して直角に設け
   られた砥石を有する砥石軸と、この砥石軸を回
   転させる駆動装置とから構成したことを特徴と
   する光フアイバ端面研削加工装置。