(57)【要約】【課題】高価な加工設備を用いることなく、簡易で廉価な設備によって好ましいサイズの安定性が得られ、かつ生産管理の容易な金属スリーブの製造方法を提供する。【解決手段】金属製の円柱体内に、所定の外径を有する芯棒を挿入し、該金属製の円柱体の外周面に指定溶融部を形成して該指定溶融部にレーザ溶融を施し、瞬時に高温を発生させて半溶融状態とし、半溶融状態の該金属製の円柱体を冷却して、内方向へ収縮する強大な力を発生させ、該金属製の円柱体の内径を該芯棒の外径に向かって収縮させ、所定の内径を有し、かつ内径の公差が1μm内にある金属スリーブを得て、最後に該芯棒を抜き取ることで課題を達成する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の円柱体内に、所定の外径を有する芯棒を挿入し、
該金属製の円柱体の外周面に指定溶融部を形成して該指定溶融部にレーザ溶融を施し、瞬時に高温を発生させて半溶融状態とし、
半溶融状態の該金属製の円柱体を冷却して、内方向へ収縮する強大なカを発生させ、該金属製の円柱体の内径を該芯棒の外径に向かって収縮させ、所定の内径を有し、かっ内径の公差が１μm内にある金属スリーブを得て、最後に該芯棒を抜き取ることを特徴とする金属スリーブの製造方法。
【請求項２】
前記芯棒がセラミック材によってなることを特徴とする請求項１に記載の金属スリーブの製造方法。
【請求項３】
前記指定溶融部の深さが、該金属製の円柱体の壁の厚さの1/2であることを特徴とする請求項１に記載の金属スリープの製造方法。
【請求項４】
金属製の円柱体内に、所定の外径を有する芯棒を挿入し、
該金属製の円柱体の外周面に指定溶融部を形成して該指定溶融部にレーザ溶融を施し、瞬時に高温を発生させて半溶融状態とし、
半溶融状態の該金属製の円柱体を冷却して、内方向へ収縮する強大な力を発生させ、該金属製の円柱体の内径を該芯棒の外径に向かって収縮させ、所定の内径を有し、かつ内径の公差が１μm内にある金属スリーブとし、
最後に該芯棒を抜き取って得られることを特徴とする金属スリーブ。
【請求項５】
前記指定溶融部の深さが、該金属製の円柱体の壁の厚さの１／２であることを特徴とする請求項５に記載の金属スリーブ。
【請求項６】
前記指定溶融部が、少なくとも一以上の平滑な表面を有することを特徴とする請求項５に記載の金属スリーブ。
【請求項７】
前記指定溶融部が、少なくとも一以上の溝を有することを特徴とする請求項５に記載の金属スリーブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属スリーブの製造方法に関し、特にレーザ溶融技術によって金属スリーブの内径を形成する金属スリーブの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムの接続は光源素子と光ファイバの間、及び光ファイバと光学センサ素子との間に発生する。石英系光ファイバの接続(splicing)用コネクタはフェルールを使用し、確実に光ファイバをソケットに固定する。かかるフェルールは光学接続用部材に属する。
【０００３】
光ファイバとフェルールの接続を完成させる場合、フェルールはスリーブを利用して光信号送受信モジュールに連結し、光信号の伝送に供する。目下の光信号送受信モジュールは、金属スリーブ座を具えている。また、金属スリーブ座の内部にはスリーブを同軸で設け、かつ金属スリーブ座の末端に光源、もしくは光学センサ素子を連結する。フェルールはスリーブの軸方向に着脱自在に設けられる。よって、光源素子と光ファイバとの間に発生する連結の損失、及び光ファイバと光学センサ素子との間に発生する連結の損失は、フェルールとスリーブとの間の接合の隙間の大きさによって決まる。即ち、相当緊密な誤差の要求を満足させるためには、その変化の数値は特定の範囲になければならないことは明らかである。
【０００４】
フェルールは2,499mmの直径を有し、スリーブに着脱自在に設けられる。また、光ファイバの中心に存在するコアは光源素子、もしくは光学センサ素子に対して正確に位置決めされなければならない。フェルールをスリーブ内に着脱自在に設け、かつ最も好ましい定ポイントに位置決めさせるためには、スリーブの内径を約2,500mmにすることが望ましい。
【０００５】
目下使用されているスリーブにはセラミックによるものがある。セラミックスリーブの製造は、先ず粉末状のセラミック材に対して射出成形、焼結成形を行い、円筒形にする。焼結を行った後、内径、外径の精度を高めるために精密加工を行う。内径の精密加工は棒状のダイアモンド研磨体を円筒の中心部に挿入して研磨を行う。かかる研磨の作業は、精密度の高い加工機械によって加工を行わなけれぱならない。外径の精度を高めるためには表面研磨加工を行う。これら加工を行っても、スリーブの内径に公差が発生することは避けられない。よって、実際の製造工程においては加工が完成した後、やはり逐一検品を行い、良品を取り出して使用に供する。
【０００６】
また、加工の工程において使用する潤滑油、加工の工程において発生するセラミックの塵挨、及び切り屑などの浮遊粒子が空気中に浮遊することは、環境保全の要求にそぐわない。
【０００７】
スリーブの中心孔のサイズの精度を高めるためには棒状のダイアモンド研磨体で研磨しなければならず、また研磨加工の作業は高価な高精密内径研磨加工機を使用しなければならず、また使用されるダイアモンド系の研磨体は高価な消耗材に属する。よって、従来の研磨加工は生産性が低く、コストが高くなるなどの欠点を有する。
【０００８】
また、光ファイバ用スリーブの内径に対する公差は、1μm内でなけれぱならない。但し、一般に使用される内径研磨加工技術によるサイズの安定度は、3μmが限度である。よって、スリーブ製品は精密測定機器によって再度の検品を行い、篩い分けねばならない。従って、ある程度の不良率が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明は、高価な加工設備を用いること在く、簡易で廉価な設備によって好ましいサイズの安定性が得られ、かつ生産管理の容易な金属スリーブの製造方法を提供することを課題とする。
【００１０】
また、この発明は、内径の公差が1μm内を維持できる金属スリーブ及びその製造方法を提供することを課題とする。
【００１１】
また、この発明は、良好な加工性が得られ、生産性の高い金属スリーブ及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで本発明者は、従来の技術に鑑み鋭意研究を重ねた結果、金属製の円柱体内に、所定の外径を有する芯棒を挿入し、該金属製の円柱体の外周面に指定溶融部を形成して該指定溶融部にレーザ溶融を施し、レーザの溶融エネルギーによって該金属製の円柱体に瞬時に高温を発生させて半溶融状態とし、更に半溶融状態の該金属製の円柱体を冷却して、該芯棒を抜き取る金属スリーブの製造方法によって課題を解決できる点に着眼し、係る知見に基づき本発明を完成させた。
以下、この発明について具体的に説明する。
【００１３】
請求項１に記載する金属スリーブの製造方法は、金属製の円柱体内に、所定の外径を有する芯棒を挿入し、該金属製の円柱体の外周面に指定溶融部を形成して該指定溶融部にレーザ溶融を施し、瞬時に高温を発生させて半溶融状態とし、半溶融状態の該金属製の円柱体を冷却して、内方向へ収縮する強大な力を発生させ、該金属製の円柱体の内径を該芯棒の外径に向かって収縮させ、所定の内径を有し、かつ内径の公差が1μm内にある金属スリーブを得て、最後に該芯棒を抜き取る。
【００１４】
請求項２に記載する金属スリーブの製造方法は、請求項１における芯棒がセラミック材によってなる。
【００１５】
請求項３に記載する金属スリーブの製造方法は、請求項１における指定溶融部の深さが、該金属製の円柱体の壁の厚さの１／２である。
【００１６】
請求項４に記載する金属スリーブは、金属製の円柱体内に、所定の外径を有する芯棒を挿入し、該金属製の円柱体の外周面に指定溶融部を形成して該指定溶融部にレーザ溶融を施し、瞬時に高温を発生させて半溶融状態とし、半溶融状態の該金属製の円柱体を冷却して、内方向へ収縮する強大な力を発生させ、該金属製の円柱体の内径を該芯棒の外径に向かって収縮させ、所定の内径を有し、かつ内径の公差が１μm内にある金属スリーブとし、最後に該芯棒を抜き取って得られる。
【００１７】
請求５に記載する金属スリーブは、請求項６における指定溶融部の深さが、該金属製の円柱体の壁の厚さの１／２である。
【００１８】
請求項６に記載する金属スリーブは、請求項５における指定溶融部が、少なくとも一以上の平滑な表面を有する。
【００１９】
請求項７に記載する金属スリーブは、請求項５における指定溶融部が、少なくとも一以上の溝を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の金属スリーブは、高価な加工機械を利用することなく、サイズの精度を安定させ、生産性を高めるとともに、製造コストを低減させるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
この発明による金属スリーブは、レーザ溶融に適した、例えばSUS304,SUS316などのステンレス鋼合金を用い、レーザ旋盤で切削加工を行い、中空の円筒体を得る。その内径は2,505mm、外径は4.7mm、かつ長さが9mmである。スリーブの外周面には、少なくとも一以上の指定溶融部を加工によって形成する。該指定溶融部は、冷却収縮する場合に直径の応力が集中する中心点である。それぞれの指定溶融部の深さはスリーブ壁の厚さの１／２とし、形状は表面に沿った平面状にするか、直線の溝にするか、もしくは環状の溝にする。
【００２２】
次に、断面が円形を呈する直径2,499mm、長さ20mmのセラミック棒を用意し、該セラミック棒をスリーブの内径に挿入する。また、スリーブの指定溶融部にレーザ溶融を施し、シングル・レーザガンか、もしくはマルチ・レーザガンで同時に照射する方式で連続1秒照射し、内径が2,500mmのスリーブを得る。
【００２３】
レーザガンによる溶融のエネルギーによって、指定溶融部は瞬時で高温になり、金属が半溶融状態になる。次いで、冷却期間において、指定溶融部には内方向に収縮する強大な力が発生する。このため、内径がセラミック棒の外径表面に向かって収縮する。冷却された後、金属は収縮が停止する。
【００２４】
最後に、セラミック棒を抜いてスリーブを完成させる。抜き出したセラミック棒はレーザ溶融を行うための芯材として重複して使用することができる。得られたスリーブの内径は2,500mmであって、その公差は1μm内になる。同一の条件において、直径1,249mm、及び0,125mmのセラミック棒をスリーブの内径に挿入して加工した場合、それぞれ内径が1,250mm,0,126mmのスリーブが得られる。それぞれの製品の内径公差はいずれも1μm以内である。また、同一条件でセラミック棒の直径を変化させると、内径1,250mm、及びO.126mmのスリーブ製品がそれぞれ得られる。
【００２５】
この発明による方法は、2.O〜3.0mm程度の大型の内径のみならず、微細なスリーブの製造にも応用することができ、その内径公差はいずれも１μm内になる。微細な金属スリーブの内径はO.25〜1.25mmであって、更に微細な場合、内径はO.25〜0.9mmになる。
【００２６】
レーザ溶融方法を応用した場合、精密な内径のスリーブを製造できるのみならず、その内径公差は如何なるサイズであろうと、求められる要求を達成することができ、検品による振り分けの作業を省くことができる。従来の技術であって、この技術領域において主流であるセラミック製スリーブの製造と、その内径研磨加工の安定度は公差３μmが限度である。但し、この発明による製造方法は、内径公差が１μm内のスリーブ製品を提供することができる。よって、製品のサイズの好ましい精度が得られ、かつ検品としての測定、もしくはグレード別に篩い分ける作業を殆ど省くことができる。
【００２７】
以上はこの発明の好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月2日(2004.3.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
前記指定溶融部の深さが、該金属製の円柱体の壁の厚さの１／２であることを特徴とする請求項４に記載の金属スリーブ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
前記指定溶融部が、少なくとも一以上の平滑な表面を有することを特徴とする請求項４に記載の金属スリーブ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
前記指定溶融部が、少なくとも一以上の溝を有することを特徴とする請求項４に記載の金属スリーブ。