(57)【要約】      （修正有）【課題】円筒体の内径加工において、加工用ピンと円筒体の同軸度が加工結果に大きく影響するため、円筒体毎に調軸作業を行うことを防止する円筒体の穴加工装置および穴加工方法を提供する。【解決手段】周面にスパイラル状の研磨刃８が設けられた加工用ピン４と、該加工用ピンを円筒体１の内部に挿入して軸回りに回転させながら円筒体の内周面を研磨する駆動手段と、円筒体を把持する把持手段２と、該把持手段を遊動する遊動手段３とを具備する。【選択図】図１
2006175579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周面にスパイラル状の研磨刃が設けられた加工用ピンと、該加工用ピンを円筒体の内部に挿入して軸回りに回転させながら上記円筒体の内周面を研磨する駆動手段と、前記円筒体を把持する把持手段と、該把持手段を遊動する遊動手段とを具備したことを特徴とする円筒体の穴加工装置。
【請求項２】
上記把持手段により円筒体に加わる円周方向及び／又は軸方向の荷重を検知する把持力検知手段と、把持力検知手段による検知結果に基づいて円筒体の加重値を一定にする加重値制御手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の円筒体の穴加工装置。
【請求項３】
上記加重値制御手段は、加工用ピンの回転駆動に対して制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の円筒体の穴加工装置。
【請求項４】
周面にスパイラル状の研磨刃が設けられている加工用ピンを軸回りに回転させながら円筒体の内部に挿入して、該円筒体の内周面を研磨する円筒体の穴加工方法において、上記研磨に際して、上記円筒体は、その軸方向を上記加工用ピンの軸方向と合致させた状態で遊動可能に把持されていることを特徴とする円筒体の穴加工方法。
【請求項５】
上記把持手段で上記円筒体の両端面を把持したことを特徴とする請求項４に記載の円筒体の穴加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、光ファイバを接続するために使用される光コネクタ等に用いるセラミック円筒体の穴加工方法に関するものであり、特に、セラミックス製の精密スリーブの内径を高精度に加工するための円筒体の穴加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ同士を接続する光コネクタは、図５に示すように貫通孔に光ファイバ４０を挿通した一対のフェルール４１を光通信用割スリーブ（以下、単に割スリーブと称す）１０の両端から挿入して先端面同士を突き合わせて光接続するものである。
この割スリーブ１０の材質としては、金属やプラスチックス、またはアルミナやジルコニア等のセラミックスが用いられており、図６に示すように円筒体の長手方向にスリット１１が設けられ、その内周面１２はフェルール４１の外径よりわずかに小さく精密研磨が施されている。この割スリーブ１０にフェルール４１を挿入すると、割スリーブ１０が弾性変形して若干広がることにより、割スリーブ１０の内周面１２でフェルール４１を強固に把持することができるようになっている。
【０００３】
また、この割スリーブ１０をセラミックスで形成する場合は、先ず、セラミック原料を押出成形等によって中心に貫通孔を有する円筒体に成形し、焼成した後、セラミックス製その内周面をホーニング加工した後、棒状の金属製のピンを挿入し、ピンの外周面を基準に円筒体の外周面を加工することにより内周面と外周面の同心度を調整した後、スリットを形成して製造していた。
【０００４】
この内周面の加工方法には、加工用ラップ棒を、研削用パウダを塗布しながら往復運動をさせて、回転するセラミックス製ブランクの穴加工を行う方法がある（特許文献１参照）。
【０００５】
この加工方法は、加工用ラップ棒の前進動作により、スリーブ内周面と、回転するラップ棒の間で、研削用パウダが回転運動しながら、内周面を削り取る仕組みである。更にラップ棒が後退することにより、削り取った研磨カスを、除去する動作をしている。
【０００６】
加えて、加工時の加工負荷を検知することができ、なおかつその負荷量に対し、加工条件を変化することが出来る工法であった。これにより、過負荷における、ラップ棒の急激な磨耗や、内周面の研摩量増大により、スリーブの内径が、ピン入り口側が大きく、出口側が小さくなる現象を防ぐことができる。
【特許文献１】特開平１０−２１７１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の加工方法では、セラミックス製円筒体の外周に対して、内周の同心度がずれている場合、研磨ピンは、ブランク材の内周に沿って入っていくため、加工用ピンが曲がって研磨されることになる。この場合、ブランク材の片側に強くピンが接触し、強い負荷を与えるため、内径真円度の悪化、未研磨部位の発生、ピン磨耗の増大等につながることが分かっている。
【０００８】
このような加工方法によって得られた割スリーブを用いて光コネクタを得た場合、当接時の接続損失は０．２ｄＢを満足していれば問題がなかったが、近年０．０５ｄＢ以下という低接続損失の要求が多くなっている。
【０００９】
そのために、割スリーブの個々の接続損失のバラツキを小さくし、安定した光学特性を得るためには、割スリーブの内周面の真直度を良くする必要がある。すなわち、割スリーブの内周面の真直度が悪いと割スリーブ両側からフェルールを突き合わせたときに、フェルール端面の中心位置にある光ファイバ同士の中心ずれが生じ、逆に内周面の長手方向の真直度が限りなく０に近づけるほど両側のフェルールが一直線上で割スリーブの内周面で固定されることになり、接続損失を低減することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記に鑑みて本発明の円筒体の穴加工装置は、周面にスパイラル状の研磨刃が設けられた加工用ピンと、該加工用ピンを円筒体の内部に挿入して軸回りに回転させながら上記円筒体の内周面を研磨する駆動手段と、前記円筒体を把持する把持手段と、該把持手段を遊動する遊動手段とを具備したことを特徴とする。
【００１１】
加えて、上記把持手段により円筒体に加わる円周方向及び／又は軸方向の荷重を検知する把持力検知手段と、把持力検知手段による検知結果に基づいて円筒体の加重値を一定にする加重値制御手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
さらに、上記加重値制御手段は、加工用ピンの回転駆動に対して制御されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の円筒体の穴加工装置を用いた穴加工方法は、周面にスパイラル状の研磨刃が設けられている加工用ピンを軸回りに回転させながら円筒体の内部に挿入して、該円筒体の内周面を研磨する円筒体の穴加工方法であって、上記研磨に際して、上記円筒体は、その軸方向を上記加工用ピンの軸方向と合致させた状態で遊動可能に把持されていることを特徴とする。
【００１４】
さらに、上記把持手段で上記円筒体の両端面を把持したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
周面にスパイラル状の研磨刃が設けられた加工用ピンと、該加工用ピンを円筒体の内部に挿入して軸回りに回転させながら上記円筒体の内周面を研磨する駆動手段と、前記円筒体を把持する把持手段と、該把持手段を遊動する遊動手段とを具備した穴加工装置を用いた穴加工方法によれば、円筒体を上下左右に自在に傾いて微小量移動させることが可能となるため、前記円筒体の内径中心と加工用ピンの中心軸が常に重なることができる。よって、前記円筒体の外周真円度に依存しない内径研磨が可能となる。これにより、加工品の内径真円度が向上し、接続損失の向上に繋がる。
【００１６】
また、加工用ピンの寿命を延ばすことから、安価な割スリーブを作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の最良の形態を図面を用いて説明する。
【００１８】
まず、本発明の円筒体の穴加工装置で研磨される円筒体の一例である割スリーブについて説明する。
【００１９】
図６は、一般的な光通信用割スリーブ（以下、単に割スリーブと称す）１０を示す断面図であり、アルミナやジルコニア等のセラミックス、リン青銅、またはプラスチックス等の材料からなり、円筒体で長手方向にスリット１１が設けられており、その内周面１２は円形に精密研磨されている。そして、この割スリーブ１０は、図５に示すように両側から光ファイバを挿通したフェルール４１を挿入して当接させることにより、光ファイバ４０同士を結合する光コネクタ等として用いるものである。
【００２０】
上記した割スリーブ１０は、例えば、ジルコニア、アルミナ、窒化珪素等からなるセラミックスで作製される。ここで、ジルコニアを主成分とする場合、イットリア、アルミナ、チタニア、カルシア等を焼結助剤として含むものを原料粉末とする。この原料粉末を押出成形、プレス成形、もしくは射出成形により円筒状に成形し、所定温度にて焼成した後、所定の長さにカットし、外周面をセンタレス加工することで所定の外径寸法を有し、中心に貫通孔を有する円筒体を得る。
【００２１】
本発明の穴加工装置は、このような円筒状の割スリーブの内周面を研磨する穴加工装置であり、図１に示すように、周面にスパイラル状の研磨刃８が設けられた加工用ピン４を円筒体１である円筒体の内部に挿入し、軸回りに回転させながら円筒体１の内周面を研磨する駆動手段７と、円筒体１の周囲で把持する把持手段２と、該把持手段２を遊動する遊動手段３とを具備している。
【００２２】
ここで本発明の把持手段２と、遊動手段３について説明する。
【００２３】
上記で得られた円筒体の内周面を加工する際、図２に示すように、円筒体１を把持手段２の１例として、スクロールチャック２ａにより把持する。さらに、スクロールチャック２ａは、遊動手段３の一例として、エアーチャック３ａに基づいて上下、左右の方向に移動可能、具体的には微小移動可能に構成され、これにより、円筒体１の内径中心と加工用ピン４の中心軸が常に重なることができる。即ち、加工用ピン４の中心位置は一致して回転するが、この微小駆動により、それに追随して円筒体１が加工される。よって、円筒体１の外周真円度に依存しない内径研磨が可能となる。これにより、円筒体１の内径真円度が向上し、接続損失の向上に繋がる。なお、加工用ピン４は先端がテーパ状に形成されたもので、その外周がスパイラル状の刃８を有して加工する。
【００２４】
スクロールチャック２ａの外径は、３０ｍｍ〜４０ｍｍが好ましく、３０ｍｍを下回ると、研磨抵抗に耐えられる把持力が得られないためである。また、スクロールチャック２ａの把持力は、１ｋｇｆ〜３ｋｇｆとすることが好ましく、３ｋｇｆ以上では、スクロールチャック２ａの爪あとが研磨面に残ってしまうためであり。１ｋｇｆ以下では、スクロールチャック２ａ内で研磨抵抗に耐えられずに、円筒体１が空転してしまうためである。
【００２５】
次に、円筒体１をチャックしたスクロールチャック２ａを、エアーチャック３ａにて２００ｇｆ〜５００ｇｆ以下の把持力でチャックする。これは、５００ｇｆ以上の把持力では、スクロールチャック２ａの自由な移動ができないため、円筒体１の自由度が低下するためである。また、２００ｇｆ以下の把持力では、スクロールチャック２ａの自重により、上下方向の円筒体１の自由度が低下し、かつ、加工用ピンの前後運動の抵抗にも、耐えることができないためである。
【００２６】
このようにして、円筒体１を含んだスクロールチャック２ａを、エアーチャック３ａにて低圧で把持することで、円筒体１の自由度を残しつつも、加工用ピン４の研磨抵抗に耐えられる機構を有することができる。
【００２７】
次に、本発明の把持手段、遊動手段の他の実施の形態について、図３を用いて説明する。ここでは円筒体１を把持する把持手段２の一例として、上面把持治具２ｂと、下面把持治具２ｃを用いることにより、円筒体１を該円筒体１の両端面に力をかけることにより把持するようにしている。この上面把持治具２ｂと、下面把持治具２ｃは、図４に示すように、中空部材５４により、連結保持されており、その材質は金属である。ただし、上面把持治具２ｂの当接部５５は、円筒体１と接触する部分であるため、材質は超鋼とした。
【００２８】
得られた円筒体の内周面を加工するため、円筒体１を上面把持治具２ｂと、下面把持治具２ｃの間へ挿入して、円筒体１の両端面を把持するように配置し、加工用ピン４を円筒体１の内径へ挿入した後に、上下面把持治具２ｂ、２ｃにより、固定する。これにより、円筒体の入り口側中心が、加工用ピン４の中心と重なることができる。更に、加工中は、下面把持治具２ｃに接着された、遊動手段３である軟質ゴム３ｂの効果により、円筒体１の出口側が、入口側を支点に微小移動可能となる。これにより、入口側と、出口側の内径中心と加工用ピン４の中心軸が常に重なることができる。即ち、加工用ピン４の中心位置は一致して回転するが、この微小駆動により、それに追随して円筒体１が加工される。よって、セラミックス製円筒体の外周真円度に依存しない内周面研磨が可能となる。これにより、円筒体１の内径真円度が向上し、接続損失の向上に繋がる。なお、加工用ピン４は先端がテーパー状に形成されたもので、その外周がスパイラル状の刃８を有して加工する。
【００２９】
このときの、円筒体１の両端面にかかる把持力は、４００〜８００ｇｆとする。４００ｇｆ以下だと、研磨抵抗に耐えられずに、円筒体１が空転してしまうためである。また、８００ｇｆ以上では、円筒体に加える圧力が大きく、円筒体１を破損する恐れが出るためである。円筒体１の両端面にかかる把持力は最も好ましくは、６００ｇｆがよい。また、下面把持治具２ｃに接着された遊動手段３である軟質ゴム３ｂと円筒体１との間に金属ワッシャ５３を介在させてもよく、該金属ワッシャ５３は円筒体１との摺接による軟質ゴム３ｂの劣化を防止することができ、さらに、円筒体１との当接面を１．０〜２．０μｍの範囲に微細に粗面化させれば、円筒体１と接した面との密着性も良い。更に、軟質ゴム３ｂの材質としては、ゴム軟度４０°〜７０°のものであれば円筒体１の微小移動を効率よく促すことができる。
【００３０】
次に、加工用ピン４にスラリーを塗付する。このスラリーは、粒径が０．５〜３μｍという微少なダイヤモンドパウダを使用し、パウダ１００ｍｇに対し１０ｍｌ〜５００ｍｌの割合で混合した。ダイヤモンド砥粒が０．５μｍ未満となると加工時間が遅くなり、３μｍを超えると要求される表面粗さを得ることができないことが分かっている。また、この加工用ピン４は、先端が円筒体の内径の５０〜８０％程度の径を有し、均一な傾きのテーパー状をなし、深さ５０μｍ〜１５０μｍの螺旋溝を有している。この螺旋溝のピッチは、１ｍｍ〜３ｍｍであり、１ｍｍ以下では、加工用ピンの剛性が極端に落ち、ピンの変形に繋がる。３ｍｍ以上では、研磨カスの逃げ道が少なくなり、研削能力の低下となる。
【００３１】
更に、この加工用ピン４を回転させる。この回転数は１０００〜４０００ｒｐｍとすることが好ましく、１０００ｒｐｍを下回ると回転が遅いため加工時間が遅くなり、４０００ｒｐｍを超えると塗付する、スラリーの飛散により、加工用ピン４の研削能力が低下するためである。
【００３２】
そして、回転している加工用ピン４を、前進させ、下面把持治具２ｃに取り付けた把持部圧力検知部５により、加工用ピン４のテーパー面と円筒体の内周面が当接したことを表すトルクまで前進させる。
【００３３】
次に、当接した位置で、０．１秒〜１秒まで加工用ピンを保持し、その後、加工用ピンを３ｍｍから１０ｍｍ後退させる。０．１秒〜１秒保持するのは、内周面を研磨するためであり、長ければ長いほど加工量がおおくなり、前後運動の回数が減少することが出来る。その後、加工用ピン４の後退量は、研磨カスの除去に影響する。後退量が少なすぎると、円筒体と加工用ピン４の間のスラリー中の研磨粉の濃度が増大し、研磨能力の低下、ひいては円筒体の噛み込みの原因となり、工程の一時停止に繋がる。
【００３４】
次に、先ほどと同じように、当接するまで前進させ、研磨していく。これを、テーパー部２１が終わるまで繰り返す。
【００３５】
最後に、テーパー部２１を通過した後は、加工用ピンのストレート部分を前後運動なしで通過し、研磨終了とする。このストレート部を通過することで、内径面の面荒さをより向上させることができる。
【００３６】
なお、本発明の特徴とするところは、円筒体の回転方向の荷重が大きくなってきたときは、円筒体に加わる円周方向及び／又は軸方向の荷重を検知する把持部圧力検知部５（把持力検知手段）と、この検知結果に基づいて円筒体の加重値を一定にするために、ピン回転駆動部制御装置６（加重値制御手段）において一時的に加工用ピンの回転数を１０００ｒｐｍ以下の低速回転にし後退する。このとき、高速回転のままでは、円筒体が後退し、研磨粉を掻きだす前に噛み込みが発生してしまうためである。
【実施例】
【００３７】
以下本発明の実施例を説明する。
【００３８】
本発明の第１の実施例として、先ずジルコニアを主成分として、イットリア、アルミナ、チタニア、カルシア等を焼結助剤として含む原料粉末を押出成形することで円筒体を得、この円筒体を所定の温度で焼成する。
【００３９】
次いで、図１に示すように円筒体を外径３５ｍｍのスクロールチャックにて把持し、そのスクロールチャックを２ｋｇｆの把持力にて、エアーチャックした。そうした把持手段にて、従来と同じように、荷重制御による内周面研磨加工を行った。
【００４０】
更に、第２の実施例として、上記のように円筒体を得た後、図３に示すように、６００ｇｆの把持力にて円筒体１の両端面を把持するようにし、従来と同じように、荷重制御による内周面研磨加工を行った。この時の、軟質ゴムの材質としては、６０°の軟度のシリコンゴムを使用した。
【００４１】
また、その比較例として従来の加工方法の実施例として、荷重制御のみによる、円筒体の内周面研磨加工を行った後に、割スリーブを作製した。このときの加工ピンの回転数は、３０００ｒｐｍであり、切込時円周方向の最大荷重は２００ｇｆとした。
【００４２】
これらの割スリーブは、共に内径２．４９３ｍｍ、外径３．２ｍｍ、長さは１１．４ｍｍである。
【００４３】
しかる後、従来方法と、図１に示す第一例の装置と、図３に示す第二例の装置より作成した円筒体を平面研削盤にて幅０．５ｍｍのスリットを加工して割スリーブを作製した。
【００４４】
各方法の割りスリーブを１００個ずつ作成し、５０個は、内径真円度、円筒度、偏心量を測定し、残りの５０個は、光コネクタに組み込んでＪＩＳ  Ｃ  ５９６１に基づき接続損失を測定した。その結果を表１に示す。
【表１】
2006175579.tif 000003
【００４５】
まず、従来の加工方法では、接続損失が平均０．１２１ｄＢと大きなものとなるのに対し、第１例の装置では、平均０．０３０ｄＢと顕著に小さく良好な値とすることができた。更に、第２例の装置では、加工方法では、接続損失が平均０．０２１４ｄＢと顕著に小さく良好な値とすることができた。また、真円度、偏心量についても、本発明の結果が良いことを示しており、接続損失が良好なことを裏付けていることがわかる。これらより、本発明の加工装置は、従来方法よりも、優れていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の光通信用割スリーブの内周面の加工方法を示す概念図である。
【図２】本発明の光通信用割スリーブの加工に用いる研削工具の断面図である。
【図３】本発明の光通信用割スリーブの内周面の加工方法を示す概念図である。
【図４】本発明の光通信用割スリーブの加工に用いる研削工具の断面図である。
【図５】光ファイバ同士を接続する一般的な光コネクタの構造を示す断面図である。
【図６】光通信用割スリーブを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１：円筒体
２：把持手段
２ａ：スクロールチャック
２ｂ：上面把持治具
２ｃ：下面把持治具
３：遊動手段
３ａ：エアーチャック
３ｂ： 軟質ゴム
４：加工用ピン
５：把握部圧力感知部
６：ピン回転駆動部制御装置
７：加工用ピン回転駆動部
８：研磨刃
９：スラリー供給装置
１０：割スリーブ
１１：スリット
１２：内周面
１３：外周面
２１：加工用ピンテーパー部
２２：加工用ピンスパイラル溝
４０：光ファイバ
４１：フェルール
５３：金属ワッシャ
５４：中空部材
５５：当接部
【図１】
2006175579.tif 000004
【図２】
2006175579.tif 000005
【図３】
2006175579.tif 000006
【図４】
2006175579.tif 000007
【図５】
2006175579.tif 000008
【図６】
2006175579.tif 000009