(57)【要約】  【課題】フェルールの面取り部を加工する際に、切り込みが進むにつれてツールに負荷が掛かり、ツールの寿命が短いという問題があった。  【解決手段】軸方向に貫通孔２を有するフェルールとなる円筒体１の貫通孔２の端部に光ファイバを案内するための面取り部を加工するための加工装置であって、上記円筒体１を固定または回転させるための保持部１０と、上記面取り部を加工するための錐状のツール２０と、該ツール２０を円筒体１の貫通孔２の開口面から軸方向に当接させながら回転させるための駆動部３０とを備え、上記円筒体１とツール２０との接触面積の増加にともない、ツール２０の切込み速度を低下させることを特徴とする。  【選択図】図１
2006065161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に貫通孔を有するフェルールとなる円筒体の貫通孔の端部に光ファイバを案内するための面取り部を加工するための加工装置であって、上記円筒体を固定または回転させるための保持部と、上記面取り部を加工するための錐状のツールと、該ツールを円筒体の貫通孔の開口面から軸方向に当接させながら回転させるための駆動部とを備え、上記円筒体とツールとの接触面積の増加にともない、ツールの切込み速度を低下させることを特徴とするフェルール面取り加工装置。
【請求項２】
上記ツールの負荷を荷重変換器により測定し、負荷を一定に保持することにより切込み速度を調整する制御部を有することを特徴とする請求項１に記載のフェルール面取り加工装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のフェルール面取り加工装置を用いたフェルールの加工方法であって、上記円筒体を保持部により固定または回転させ、上記ツールの先端を上記貫通孔の開口面に当接させ、ツールを回転させながら切込み速度を一定として切込んだ後、切込み速度を低下させながら切込むことにより面取り加工することを特徴とするフェルールの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信用のフェルールにおける光ファイバを挿通保持するための貫通孔の端部に形成された光ファイバを案内するための面取り部を加工する装置およびそれを用いた加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ用フェルールは、ジルコニアセラミックスで作製したものが知られており、軸方向に貫通孔を有し、この貫通孔に光ファイバを挿通保持するものである。
【０００３】
光通信用のフェルールは、図２に示す断面図のように、軸方向に設けた貫通孔４１の端部に光ファイバを案内するためのロート状の面取り部４２を有しており、この面取り部４２を加工する際には、図３に示すように、軸方向に径が一定の貫通孔２を有する円筒体１をチャック５１にて保持し、円筒体１に角錐形の単石ダイヤモンドからなるツール２０を貫通孔２の開口面よりツール２０および円筒体１を回転させながら、ツール２０を押し当て、頂部で開口端部を一定の切込み速度で所定の寸法になるまでツール２０を切り込むことで面取り加工する方法もしくは、図４に示すように、軸方向に径が一定の貫通孔２を有する円筒体１に、角錐形の単石ダイヤモンドからなるツール２０を貫通孔２の開口面よりツール２０および円筒体１を回転させながら、ツール２０を押し当て、頂部で開口端部を一定の切込み速度で微小量切り込んだ後、一旦ツール２０を円筒体１より離し、再度一定の切込み速度で微小量切り込むという間欠切込を行うことで面取り加工する方法が用いられていた（特許文献１、２参照）
【特許文献１】特開平５−１５４７４９号公報
【特許文献２】特開平９−８０２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の面取り加工は、加工開始から終了までダイヤモンドからなるツール２０を円筒体１の貫通孔に一定力で押し当てて加工していたため、ツール２０の切込み量が増えてきた場合にツール２０に掛かる負荷が大きくなり破損しやすい。また、ツール２０の寿命を延ばそうとすると、加工時間が長くなり製造能率が低下するという問題を有していた。
【０００５】
また、ツール２０の押し付けを間欠にした場合、断続加工となるためツール２０の頂部に負荷が掛かり、カケが発生しやすく、面取り加工した面に傷をつけ、最悪の場合、ツール２０が破損するという問題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点に鑑みて、本発明のフェルール面取り加工装置は、軸方向に貫通孔を有するフェルールとなる円筒体の貫通孔の端部に光ファイバを案内するための面取り部を加工するための加工装置であって、上記円筒体を固定または回転させるための保持部と、上記面取り部を加工するための錐状のツールと、該ツールを円筒体の貫通孔の開口面から軸方向に当接させながら回転させるための駆動部とを備え、上記円筒体とツールとの接触面積の増加にともない、ツールの切込み速度を低下させることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のフェルール面取り加工装置は、上記ツールの負荷を荷重変換器により測定し、負荷を一定に保持することにより切込み速度を調整する制御部を有することを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明のフェルール面取り加工装置を用いたフェルールの加工方法は、上記円筒体を保持部により固定または回転させ、上記ツールの先端を上記貫通孔の開口面に当接させ、ツールを回転させながら切込み速度を一定として切込んだ後、切込み速度を低下させながら切込むことにより面取り加工することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のフェルール面取り加工装置とこれを用いたフェルールの加工方法によれば、円筒体を固定または回転させるための保持部と、上記面取り部を加工するための錐状のツールと、該ツールを円筒体の貫通孔の開口面から軸方向に当接させながら回転させるための駆動部とを備え、上記円筒体とツールとの接触面積の増加にともない、ツールの切込み速度を低下させることにより、ツールに負担を掛けない加工となるためツールの寿命が大幅に向上する。したがって、面取り加工のコストの低減が可能となり、安価なフェルールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、光通信用のフェルールにおける光ファイバを挿通保持するための貫通孔の端部に形成された光ファイバを案内するための面取り部を加工する装置およびそれを用いた加工方法に関し、例えば、軸方向に外径２．５ｍｍ、内径０．１２５ｍｍの一定の径の貫通孔を有する長尺の円筒体を得るため、ジルコニアセラミックス等を押出成形法、射出成形法、プレス成形法等により作製する。
【００１１】
次に、平面研削盤等により端面を研削し、例えば１０．５ｍｍ等の所定の長さに加工した円筒体を作製する。
【００１２】
次いで、得られた円筒体の貫通孔の端部に光ファイバを案内するための面取り部を、図１に示すようなフェルール面取り加工装置（以下、単に面取り加工装置と称す）を用いて加工する。
【００１３】
この面取り加工装置は、円筒体１を固定または回転させるための保持部１０と、面取り部を加工するための角錐または円錐状のツール２０と、該ツール２０を円筒体１の貫通孔２の開口面から軸方向に当接させながら回転させるためのツール駆動部３０とを備えている。
【００１４】
上記保持部１０は図１（ｃ）にその構造を示すように、円筒体１の外周部を締め付けて保持するチャック構造等からなり、例えば、円筒体１の外周を３点で接するように締め付けるチャックからなり、円筒体１の軸方向の倒れを調整できるように、その軸方向に調整用ネジ１１ａを有することが好ましく、この調整ネジ１１ａによって保持部１０を軸方向に取り付けて固定する際に、その固定角度をネジにより調整する。また、円筒体１の偏心を調整するためにも同様に調整ネジ１１ｂを有することが好ましく、保持部１０の円周方向から回転中心を調整するための調整ネジ１１ｂを設ける。そして、円筒体１をチャックによって固定し、回転させる場合には、駆動源を設けてベルトにて駆動させる。
【００１５】
また、面取り加工を施すツール２０は、単石ダイヤモンドや、超硬材料からなるもの、超硬材料からなる本体の表面をダイヤモンド砥粒で被覆したもの等からなり、その外形は面取り部の形状にそのまま反映されるため、面取り部の角度に合わせた傾斜角度を有する円錐状または角錐状からなる。このツール２０は、角錐状の単石ダイヤモンドからなるものが好ましく、角錐状の稜線をエッジとして加工を行うことができ、単石ダイヤモンドの頂部を中心に高速回転させ、円筒体１は貫通孔２の軸心を中心に回転させて研削加工するものである。
【００１６】
なお、ツール２０は少なくともその頂部が上述のような単石ダイヤモンドや、超硬材料からなるもの、超硬材料からなる本体の表面をダイヤモンド砥粒で被覆したもので形成されていればよい。
【００１７】
ここで、本発明の面取り加工装置では、上記円筒体１とツール２０との接触面積の増加に伴い、ツール２０の切込み速度を低下させることを特徴とするものである。
【００１８】
ツール２０の切込み速度とは、円筒体１の貫通孔２の開口面よりツール２０の頂部を接触させて軸方向に進行させる速度であり、この切込み速度を最初は一定とし、上記接触面積の増加にともなって徐々に低下させることで、ツール２０に負荷を掛けない加工となるため、ツール２０の寿命を大幅に向上させることができるとともに高精度な加工を施すことができる。
【００１９】
なお、駆動部３０は、一定速度で軸方向に移動させるためにＣＮＣ旋盤に組み込まれ、そのステージ上に設けることで、容易に装置を得ることができる。
【００２０】
このようにツール２０の切込み速度を制御する駆動部３０は、例えば、図１（ａ）の上面一部断面図、（ｂ）の側面一部断面図に示すように、ツール２０を固定するために、水平方向に配置されたスピンドル３１の先端に、ツール２０を取り付けるためのチャック３２を有しており、このチャック３２にはツール２０を取り付けるための孔が形成されているため、チャック３２をスピンドル３１に設けられた取着孔に嵌合させることでツール２０をチャック３２ごと固定することができる。また、チャック３２とスピンドル３１とは、それぞれ外周面、内周面とがテーパ状とすることでより強固に固定することができる。
【００２１】
また、ツール２０を回転させるために、スピンドル３１の反対側に駆動源３３からの回転力を伝達するためのプーリー３４が取り付けられており、スピンドル３１は筺型のスピンドルケース３５によって覆われている。スピンドルケース３５はスピンドル３１を中心として両側にエアーベアリング３９を有するとともに、スピンドルケース３５と平行にエアーベアリング軸３６を外枠に固定するものである。これによりスピンドルケース３５を水平方向にスライドする際、抵抗を感じることなく移動させることができる。また、エアーシリンダ３７に送り込むエアーをレギュレータにて調整することでスピンドル３１の推力を変更することができる。さらに、スピンドルケース３５の移動範囲の最先端部にはセンサー３８を取り付け、スピンドルケース３５上部にスピンドル駆動用の駆動源３３を設ける。
【００２２】
さらに、ツール２０の切り込み速度を円筒体１との接触面積との増加によって制御するために、エアーシリンダ３７が用いられており、例えば、スピンドル３１を回転かつエアーシリンダ３７にエアーを投入することにより、スピンドルケース３５が軸方向に前進して最先端まで到達しセンサー３８が反応する。旋盤側のチャックに固定された円筒体１を回転させ、ステージと円筒体１をそれぞれ２０〜３００ｍｍ／分程度の速度で軸方向に移動させて近づけ、円筒体１とツール２０が接触する位置から加工する面取り部の軸方向の長さの１／３の切込量までエアー圧を一定とし、さらにその後の切込量１／３はエアー圧を初期段階の３／４〜１／２程度に下げ、ステージの移動速度は変化させないで切込量進んだら切込を停止する。
【００２３】
なお、加工中はエアー圧の低下によりスピンドルケース３５が切込方向とは逆方向に押し戻され、ツール２０の負荷を低減させて加工を行う。スピンドルケース３５がセンサー３８位置に戻ったことを受けて、残りの切込量１／３は前記エアー圧よりもさらにエアー圧を３／４〜１／２程度低下させて同様の加工を行う。
【００２４】
そして、加工が終了すると再度スピンドルケース３５が最先端まで到達するため、センサー３８が反応し、これを受けてステージが後方に移動して加工終了となる。
【００２５】
また、ツール２０の回転数は３０００〜１２０００ｒｐｍ、円筒体１の回転は２００〜８００ｒｐｍとし、両者の回転方向は同一方向とすることが好ましい。
【００２６】
また、上記駆動部３０は、エアーベアリング３９により支持された回転スピンドル３１と、回転スピンドル３１の押圧をエアーシリンダ３７により調整することでツール２０の切り込み速度を調整することによりツール２０の切込み速度を制御することが好ましい。
【００２７】
これは、エアーベアリング３９を用いることで、一定の速度で移動する駆動部３に加え、ツール２０をエアーシリンダ３７の押圧で微調整することでツール２０の切込み速度を制御するものであり、エアーシリンダ３７の押圧が直接ツール２０の押圧として伝達でき、駆動部３０の自重が影響することはなく、駆動部３０を極低圧、低摩擦で移動させることができるためである。これにより、エアーシリンダ３７の押圧を加工時間の経過にともなって徐々に低下させることにより、ツール２０の切込速度が低下するため、円筒体１とツール２０との接触面積の増加にともない、ツール２０の切込み速度を低下させる。
【００２８】
具体的には、設定されたエアー圧力を電磁弁等を使用して切り替えながらエアーシリンダ３７に供給することにより、エアーシリンダ３７の圧力を低下させル。エアー圧力は２段階以上切り替えができることが好ましく、加工初期の加工圧力を０．２〜０．４ＭＰａとし、最終切込の圧力を０．２〜０．０５ＭＰａとすることが好ましい。加工圧力が０．４ＭＰａを超えるとエアーシリンダ３７の押圧が強くなるため加工時の負荷が多くなり、０．０５ＭＰａを下回ると駆動部３０の移動が出来なくなるため加工切込が行えないためである。
【００２９】
さらに、上記ツール２０の負荷を荷重変換器により測定し、負荷を一定に保持することにより切込み速度を調整する制御部を有することが好ましい。
【００３０】
これにより、ツール２０に過大な負荷を与えないために、荷重変換器によりツール２０の荷重を制御部に送り、設定した値より高いか低いかを判断する。ツール２０の負荷を一定に保持するように切込速度を調整する制御部からの指令により切込速度を可変できるモーターによってツール２０を移動させる速度を変化させる。上記設定した値とは、１０〜２０Ｎの範囲が好ましく、１０Ｎを下回ると加工能力が低下し、時間が多くかかる。２０Ｎを超えるとツール２０の負荷が増大し、ツール２０にカケが発生し破損する恐れがあるためである。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００３２】
先ず、ジルコニアセラミックスを押出成形法にて成形し、所定の温度で焼成後、内径加工、外径加工、長さ加工を経て、外径２．５ｍｍ、内径０．１２５ｍｍ、長さ１０．５ｍｍの軸方向に貫通孔を有する円筒体１を得た。
【００３３】
本発明の実施例として、図１に示す加工装置をＣＮＣ旋盤に組み込んで、エアーシリンダから送り込む空気量を調整することでツールの押圧を調整し、ツールの切込み速度を低下させながら面取り部の加工を行った。
【００３４】
ツール２０として、４角錐状の単石ダイヤモンドからなり、傾斜角度は６０度のものを使用し、ツール２０の回転数を１２０００ｒｐｍ、円筒体の回転数を８００ｒｐｍとして同一方向に回転させた。
【００３５】
ステージの移動する速度は２００ｍｍ／分とし、円筒体１とツール２が接触する位置から総切込量の１／３の切込量０．４ｍｍまでエアー圧力を０．３ＭＰａと一定とし、その後の切込量０．４ｍｍはエアー圧を０．２ＭＰａとして、ステージを一定速度で移動させ、一定の切込量だけ進んだら切込を停止させ、スピンドルケース３５がセンサー３８位置に戻ったことを受けて残りの切込量０．４ｍｍは、エアー圧を０．１ＭＰａとして加工を行い、スピンドルケース３５が先端のセンサー位置まで到達するためセンサー３８が反応し、これを受けてステージが後方に移動して加工終了となる。
【００３６】
ここで、ツール２０を押し付けるエアーシリンダ３７の圧力は、０．３ＭＰａ、０．２ＭＰａ、０．１ＭＰａとして総切込量を１．２ｍｍとして加工を行った。
【００３７】
また、第１の従来例として、ツール２０を用いたＣＮＣ旋盤によって面取り部を加工した。即ち、ＣＮＣ旋盤のステージと一体的にツール２０も一定の切込速度２００ｍｍ／分で移動する。ツール２０を貫通孔２の開口面よりツール２０および円筒体１を回転させながら押し当て、頂部で開口端部を一定の切込み速度で所定の寸法になるまでツール２０を切り込むことで面取り加工を行った。
【００３８】
また、第２の従来例として、第１の従来例と同様にツール２０を用いたＣＮＣ旋盤により一定速度２００ｍｍ／分で移動させ、０．１ｍｍ切り込んだ後、一旦ツール２０を円筒体１より０．１ｍｍ離し、再度切り込んだ量まで戻ってから一定の切込み速度２００ｍｍ／分で０．１ｍｍ切り込むという間欠切込を行うことで所定の寸法になるまで面取り加工を行った。
【００３９】
そして、各加工方法によって円筒体の面取り部を加工し、ツールの寿命を確認するために、１本のツールで何本の面取り部を加工できるかを測定し、各加工方法を用いて５本のツールで加工を行った。
【００４０】
その結果を図５に示す。図５に示すように、本発明の加工方法では、ツールの寿命は平均５，０８８本となり、ツールの寿命を大幅に延ばすことができた。これにより製造能率が向上し、加工コストを低減できる。
【００４１】
これに対し、第１の従来例では、ツールの寿命は平均３６１本であり、第２の従来例の間欠切込でも５０８本となり、ツールの交換頻度が高く製造効率が上がらない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】（ａ）は本発明のフェルール面取り加工装置を示す上面一部断面図であり、（ｂ）は側面一部断面図であり、（ｃ）は保持部を示す部分断面図である。
【図２】光通信用のフェルールを示す断面図である。
【図３】従来のフェルールの貫通孔の面取り加工を説明する正面図である。
【図４】従来のフェルールの貫通孔の面取り加工を説明する正面図である。
【図５】本発明のフェルール面取り加工装置を用いて面取り加工を行ったツールの寿命と従来の加工方法で面取り加工を行ったツールの寿命を比較した図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：円筒体
２：貫通孔
１０：保持部
１１ａ、１１ｂ：調整ネジ
２０：ツール
３０：駆動部
３１：スピンドル
３２：チャック
３３：駆動源
３４：プーリー
３５：スピンドルケース
３６：エアーベアリング軸
３７：エアーシリンダ
３８：センサー
３９：エアーベアリング
４０：フェルール
４１：貫通孔
４２：面取り部
５１：チャック
【図１】
2006065161.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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