WO1994009944A1 - Machine de polissage de surfaces terminales - Google Patents

Description

明 細 書 端面研磨機 技術分野

本発明は光ファ ィ バを固定したフユルールの先端を、 光ファ イ ノ、' 端面を舍む凸球面に研磨する研磨装置に関する ものである。 背景技術

光コネクタの接続点、 すなわち、 フ ァ イ バ突合せ端面での反射に よる戻り光がレーザ · ダイ ォー ド,を用いた超高速通信で雑音や否を 増加させる問題が起こる。 こ の端面での反射を低減するために、 フ エルール端面をファ ィ バ中心に凸球面加工を行い、 対向接続時にこ の端面同士を空気層のない状態で密着させる（Ph y s i c a l C o n t a c t ) PC 端面形成技術が広 く 用いられている。

こ の凸球面を得るために、 軟質弾性材質を用いた平板の上面に薄 い研磨シ— トを貼り付けて研磨扳を搆成し、 この研磨板に被研磨フ エルールの先端面を押し付けながら、 円弧状の軌跡を描いて運動さ せる。 この際、 研磨板は弾性変形してたわみ、 このたわみ現象を利 用して、 フヱルールならびフア イ バ端面に同時に正確に凸球面找に 形成される。

他方、 試料と研磨板の運動機構は、 端面の仕上り精度、 研磨時間 に大きな影響を与えるため、 研磨板は良 く 知られた平行平面の加工 物を研磨する機械である ラ ップ盤の機構が用いられる。 すなわち、 加工物であるフ ユルールを静止しておき、 遊星歯車と躯雲カモータ と により研磨板の公転と自転を同時に行う こ とで、 フ ユルールを研磨 板に当接させて一様な軌跡を描く ラ ッ ビッグ運動が与えられる。

この結果、 フ ヱ ルールは希望する フ ア イ バを頂点とする凸球面に、 しかも同時に能率よ く 加工する こ とができ る。

従来例と して、 USノヽ。チン 卜 4979334 Optical Fiber end-face Pul ishing device M. Takahas i Dec. 25, 1990 力 開示されている ₀ この機構は、 自転円盤の同心円上で回転する {1心盤を持ち、 この 偏心盤に公転用のモータの回転を伝達する遊星歯車を持ち、 これを 研磨盤に結合させて研磨盤を自転および公転させる ものである。

こ こで、 公転機構に遊星歯車を用いているため、 公転用モータを 停止しても、 自転軸に回転を与える と遊星歯車は停止した公転用モ —タ歯車に沿って嚙み合いながら回転し、 結果的に研磨盤は公転運 動をしてしま う 。 このため、 研磨条件に仕上げ精度や、 加工時間等 最適の自転と公転の回転数を設定,する こ とに制約が生じる という課 題があった。

さ らに、 支持板に固定された複数の加工物 1 3 3 は、 研磨板に正 確に垂直当接させ希望するファ イ バを頂点と した凸球面を得る こ と が要求される。 しかし、 図 6 では、 試料を加える支持板 1 3 1 は支 持台 Aに圧接部材 Sを介して固定されているため、 圧接部材 S と支 持板 1 3 1 のハメ アイ とネジ締結 1 3 6 による垂直セ ッティ ング誤 差が必ず生じ、 フヱルールが斜めに当接される という欠点がある。

こ の結果、 フ ユルール仕上面は、 理想的なフ ァ イ バの中心を頂点 とする凸球面から若干ずれてしまい、 コネクタ接続性能に大きな影 響を及ぼすこ ととなる。

そこで、 この発明の目的は、 従来のこのよ う な課題を解決するた め、 研磨盤の自転運動、 公転運動の回転数をそれぞれ独立して設定 できる研磨機を得る こ と、 さ らに、 被研磨物を研磨盤に正確に当接 でき る機構を導入する こ と と した。 発明の開示

本発明において、 複数の研磨試料であるフユルール端面それぞれ に常に同じ加工圧が作用させながら軟性体材質と研磨シ— トを張り つけた研磨盤の上に静止、 当接させ、 該研磨盤を公転と自転をそれ ぞれ独立で回転でき る運動機構を備える こ とで、 研磨盤は弾性変形 してたわみ、 このたわみ現象と試料が一様な軌跡を描く ラ ッ ビ ング 運動の採用によ り 、 各試料をファ ィ バを頂点とする凸球面に加工す る こ とと した。

具体的には、 ファ イ バを固定した複数のフユルール等の棒状部材 を固定する固定治具盤と、 固定治具盤を支持と研磨盤へ棒状部材を 垂直当接する支持機構と、 棒状部材を研磨する研磨部材を設けた研 磨盤とで構成する単一ュニ ッ トを複数備えた多連型端面研磨機にお いて、 研磨盤にそれぞれ独立した自転、 公転をさせるための駆動機 構を備え、 かつ、 複数フエルールを研磨盤に正確に垂直当接するた め、 フ ヱルール固定治具盤をピン ' ポイ ン ト軸受機構によ り、 あら かじめ平面度の出ている研磨盤にならって加工する こ とと した。 以上の手段によ り、 研磨仕上り性能の一層の向上と、 簡便な工法 で凸球面加工でき る研磨機を量産する こ とが可能となった。 発明を実施するための最良の形態

この発明の実施例を図 1 〜図 5 に基づいて単一ュニ ッ 卜の端面研 磨機について説明する。

図 1 はこ の発明の平面図、 図 2 はこ の発明の断面図である。 自転 用モータ 1 により回転軸中心に自転させられる第 1 の自転伝達盤 2 がモータ 1 の軸に固定され、 さ らに第 1 の自転伝達盤 2 の回転中心 軸の同心円上に複数の第 1 のピ ン 3 が固定されている。 第 1 のピン 3 に回転自在に挿入された回転伝達盤 4 には、 それぞれ同一の ίΐ心 位置に孔が設けられており、 それぞれの孔に対応するよ う に回転自 在に挿入された第 2 の ピ ン 5 が第 2 の自転伝達盤 6 に固定されてい. る。 一方、 公転用モータ 7 により 回転させられる 1 組の歯車 8 、 9 を 介して回転軸中心で軸受け筒 1 0 をガイ ドに公転伝達軸 1 1 が設け られている。 公転伝達軸 1 1 には回転中心より前記回転伝達盤と同 一の偏心量を偏心させた位置に貫通した支持孔 1 2 が設けられてい る。 支持孔 1 2 には自転用回転軸 1 3 が回転自在に挿入され、 その 端部は第 2 の自転伝達盤 6 に固定され、 他の端部は結合部材 1 4を 介して研磨盤 1 5 に結合されている。

さ らに研磨盤 1 5 には研磨部材 （図示せず） が設けられ、 その研 磨部材に端面を研磨されるフユルール等の棒状部材 1 6 が接触して いる。 棒状部材 1 6 は多連の固定治具盤 1 7 に脱着可能で固定され、 押さえ軸 1 9 によって所定の力で研磨盤 1 5 を押しつけている。 固 定治具盤 1 7 は回転止めピン 2 0 によって回転を阻止されている。 支持機構への加重は任意の数値が選べるよ う複数重りが配されてい る （図示せず） 。

• 次に、 この発明の動作について説明する。 図 3 はこの発明の重力作 を説明する平面図であり 、 図 4 は図 3 の A— A ' 断面図である。 ま ず公転運動については、 公転用モータ 7 により 1 組の歯車 8 、 9 を 介して公転伝達軸 1 1 を Y軸中心で回転させる。 このとき研磨盤 1 5 の中心は、 Y軸から e ₂ だけずれた Y ' 軸にあるため Y ' 軸は Y 軸を中心に e _z の半径で動く 。 この時公転伝達軸 1 1 の中に自転用 回転軸 1 3 が存在する力く、 図 3 に示すよう に、 Y軸と Y ' 軸の i 心 量 e ₂ と同一の偏心量 e , を持つ回転伝達盤 4を配しているので、 回転伝達盤 4 は公転伝達軸 1 1 の回転と同じ位相で第 1 のピン 3 回 り でそれぞれ回転する。 従って、 第 1 の自転伝達盤 2 が止ま ってい ても、 または回転していても公転伝達铀 1 1 の回転が規制される こ とはない。

一方、 自転運動については自転用モータ 1 によ り第 1 の自転伝達 盤 2 を回転させるが、 第 1 のピン 3 は自転伝達盤 2 の同心円上にあ る ので Y軸回りで同じ軌跡を通る。 自転用回転軸 1 3 は第 1 の自転 伝達軸から e ₂ だけ回転軸がずれているが、 第 2 の自転伝達盤 6 の 同心円上にある第 2 の ピン 5 が偏心量 e , を保ったまま回転伝達盤 4を介して連結しているので、 第 1 の自転伝達盤 2 と同じ回転数の 回転が自転用回転軸 1 3 に伝達される。

なお、 こ の発明の目的から自転の回転数は公転の回転数に比べて 非常に遅く なつているが、 前述のよう に回転数の設定は自転、 公転 と も独立してでき何ら制限はない。 図 5 は、 棒状部材 1 6 が研磨盤 1 5 に残した軌跡の一例であり、 研磨部材を有効に使っている こ と ¾ している。

次に、 研磨仕上り面の加工精度 一番重要な凸球面の曲率偏心に ついて述べる。

図 1 、 図 2 に示すよう に複数個のフ ユ ルール 1 6 を取り付ける固 定治具盤 1 7 の中心には、 圧力付与の押さえ軸 1 9 と係合するテ— パ嵌合穴 3 1 とにより、 研磨物は研磨機の組立てる上で避ける こ と の出来ないメ カ ニカルな不完全要因、 すなわち、 研磨盤とフ ヱ ルー ル支持機構 1 8 との平行度の問題を除去する こ とができ る。

さ らに、 長さが異なる複数の研磨物 （フ ルール） を支持機構 1 7 にそれぞれ取付けた際、 研磨盤には長さの不揃いの当接が行われ る。 その際、 上記のピ ンピボッ ト結合方式では長さの不揃いによる 研磨運動を吸収する働きがある。

こ の他に、 固定治具盤 1 7 に取付ける複数の被研磨物はすべて、 固定治具盤 1 7 の中心から等しい距離に配置している。 この結果、 最終仕上り の状況で複数の研磨物が等しい運動軌跡を描 く こ とで均 質な仕上りを得る こ とができ る。

なお、 以上逑ベた多連型研磨機機能を有するュニ ッ トを複数個同 一平面内に従属的に備えた多連型端面研磨機も数多 く の研磨物を研 磨するのに有効である こ とは言う までもない。 図面の簡単な説明

図 1 はこの発明の平面図である。 図 2 はこの発明の断面図である。 図 3 はこの発明の動作を説明する平面図てある。 図 4 は図 3 の A — A ' 断面図である。 図 5 は棒伏部材が研磨盤に残した軌跡の一例で ある。 図 6 は従来技術を示す図である。 産業上の利用可能性

本発明の主眼とする とこ ろは、 フユルールの端面をファ イ バを頂 点とする凸球面加工仕上げするための高精度で量産できる研磨機で める。

本発明の重要な点は、 先ず複数の研磨試料であるフ ュルール端面 を常に同じ加工圧が作用する軟性体材質と研磨シー トを張りつけた 研磨盤の上に当接と、 かつ静止させ、 研磨盤を公転と自転をそれぞ れ独立で回転できる運動機構とにより 、 研磨盤の上で試料が一様な 軌跡を描く ラ ッ ピング運動させる こ とで、 複数の試料を希望するフ ア イ バを頂点とする凸球面に容易に加工する こ とが可能となったこ とである。

また、 量産性についても単一ュニ ッ トを複数備えた多連型端面研 磨機の構成をとる こ とが多いから、 同一工程を複数ュニ ッ トで同時 に処理したり 、 あるいは粗、 仕上げ、 ポ リ シ ング等の各工程をそれ ぞれのュニ ッ ト専門に割り 当て研磨処理でき る こ とで大きなメ リ ッ トが出る。 当然、 曲率半径の選択は、 最適な硬さを持つ軟質弾性体 材質の採用で、 またフユルールの端面がある角度傾いた平面に凸球 面を形成する には、 あらかじめ該試料をフ ユルール支持部材のフ ユ ルール取付角度を目的とする角度に設定する こ とで対応でき る こ と は自明である。 本発明による端面研磨機は、 ファ イ バを固定したフ ュル—ル凸球面形成に最適であり 、 その工業的価値が大である。

Claims

請 求 の 範 囲 . 棒状部材を固定する固定治具盤と、 前記固定治具盤を支持する とともに、 研磨盤へ棒状部材を垂直に当接する支持機構と、 前記 棒状部材を研磨する研磨部材を設けた研磨盤と、 前記研磨盤にそ れぞれ独立した自転、 公転をさせるための駆動機構を有する こ と を特徴とする端面研磨機。

. 前記駆動機構は、 自転用モータ と、 公転用モータ と、 前記自転 用モータにより回転軸中心に自転させられる第 1 の自転伝達盤と、 前記第 1 の自転伝達盤の回転中心軸の同心円上に固定された複数 の第 1 のピンに回転自在に挿入,され、 それぞれ同一の偏心位置に 設けた孔を複数の回転伝達盤と、 前記回転伝達盤のそれぞれの孔 に対応するよう に、 同心円上に第 2 のピンを固定された第 2 の自 転伝達盤と、 前記公転用モータにより回転軸中心で軸受け筒をガ ィ ドに公転させられ、 回転中心より前記回転伝達盤と同一の爝心 量を偏心させた位置に貫通した支持孔を持つ公転伝達軸と前記第 2 の自転伝達盤に端部を固定され、 中心部は前記公転伝達軸の支 持孔に回転自在に挿入され、 他の端部は前記研磨盤に結合してい る 自転用回転軸からなる こ とを特徵とする特許請求の範囲第 1 項 記載の端面研磨機。

. 前記固定治具盤は、 その中心から等しい距離に複数の棒状部材 を配置して固定できるよう にしたこ とを特徵とする特許請求の範 囲第 1 項記載の端面研磨機。

- 又、 前記支持機構は中心にテ—パ穴を設けたフユルール固定治 具盤と、 これに係合する押え軸との組合せにより 、 複数のフェル —ルを研磨盤に当接させるよう にしたこ とを特徴とする特許請求 の範囲第 1 項記載の端面研磨機。

. 前記押え軸は先端の少な く とも一部がテーパ状に形成されてい る こ とを特徴とする特許請求の範囲第 4項記載の端面研磨機。 . 前記支持機構にはフユルー ルに所定の加重が加わるよう に複数 の重りを配したこ とを特徴とする特許請求の範囲第 1 項記載の端 面研磨機。

. 前記端面研磨機を 1 ュニ ッ ト と して、 前記ュニ ッ トを複数ュニ ッ ト多連に配置したこ とを特徵とする特許請求の範囲第 1 項乃至 第 6項記載の端面研磨機。