(57)【要約】  【課題】スリーブの加工方法として、ホーニング加工後に、ピン研磨によって加工した場合、ホーニング加工はツールの外周面全面で加工が行われ、ツールの外径寸法で加工される寸法が決定するため、加工前の内周面と外周面の同心に倣って加工され、同心度を向上させることができない。  【解決手段】中心に貫通孔を有するスリーブとなる円筒体１を回転させ、上記貫通孔の径より小さな径の円柱状の研削工具４を、割スリーブとなる円筒体外周面２の回転中心より、所定量Ｈずらした位置を回転中心として回転させながら、長手方向に往復運動させることによって内周面３の粗加工を行うとともに、円筒体の内周面３と外周面２との同心加工を行う一次加工を施した後、円筒体の内周面３を先端部がテーパ状のピンによって内周面３の面粗さを向上させる二次加工を施す。  【選択図】図１
2005205567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心に貫通孔を有するスリーブとなる円筒体を回転させ、上記貫通孔の径より小さな径の円柱状の研削工具を、スリーブとなる円筒体外周面の回転中心より、所定量ずらした位置を回転中心として回転させながら、長手方向に往復運動させることによって内周面の粗加工を行うとともに、円筒体の内周面と外周面との同心加工を行う一次加工を施した後、円筒体の内周面を仕上げ研磨する二次加工を施したことを特徴とする光通信用スリーブの加工方法。
【請求項２】
上記一次加工中の円筒体および研削工具の回転中心が一定であることを特徴とする請求項１の光通信用スリーブの加工方法。
【請求項３】
上記研削工具の外径が、加工前の円筒体の貫通孔の径Ｄに対し０．５〜０．８Ｄであることを特徴とする請求項１または２に記載の光通信用スリーブの加工方法。
【請求項４】
上記一次加工によって円筒体の内周面と外周面との同心度を１０μｍ以下とすることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光通信用スリーブの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信等で光ファイバの接続に用いる光通信用スリーブの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ同士を接続する光コネクタは、図４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を割スリーブ１０等の光通信用スリーブ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５（ａ）、（ｂ）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、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】
この割スリーブ１０の内周面の加工方法は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ホーニング加工およびピン研磨の２つの工程にて行うことが提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
このホーニング加工とは、図６（ａ）に示すように、先端部をテーパ状に形成し、外周面にダイヤモンド砥石５１を貼り付けたツール５０を回転させながら、固定治具５２に
固定された円筒体５３の内周面に接触させ、ツール５０の荷重を円筒体５３の内周面にかけるものである。この加工は、加工前の円筒体の貫通孔の径ｄに対し、ツール５０の外径がわずかに大きくなっており、ツール５０の外周面全面で加工が行われるため、ツール５０の外径寸法で加工される寸法が決定する。
【０００６】
また、ホーニング加工を施した後、面粗さを向上させるため、ピン研磨加工を行う。このピン研磨とは、図６（ｂ）に示すように、先端が円筒体５３の貫通孔より小さく、先端がテーパ状で、その外周面にダイヤモンド砥粒６１を含んだ油性スラリーを塗布したピン６０を回転させ、固定治具６２に固定された円筒体６３の貫通孔に該ピン６０のテーパ面を接触させ、円筒体５３にピン６０のテーパ方向に荷重をかけて加工を行う方法である。
【特許文献１】特開２００１−９１７８３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、従来の割スリーブの加工方法のように内周面をホーニング加工およびピン研磨によって加工した場合、ホーニング加工は、ツール５０の外周面全面で加工が行われ、ツール５０の外径寸法で加工される寸法が決定するため、加工前の円筒体５３の内周面に倣って加工されるため、真円度を向上させることができない。また、ツール５０もしくは円筒体５３のいずれか一方が加工方向に対し横方向に自由に動ける構造となっており、同様に加工前の円筒体５３の内周面と外周面の同心に倣って加工され、同心度を向上させることができないという欠点があった。
【０００８】
さらに、内周面の真直度を向上させるため、加工前の円筒体の内径寸法を小さくして削り代を増やし、ホーニング加工もしくはピン研磨加工回数を多くする必要があり、さらにはこの内周面を加工した後に、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向上させる必要があるため、加工時間がかかり、高価なものとなってしまうという問題があった。
【０００９】
このような加工方法によって得られた割スリーブ１０を用いて図４に示すような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０．１ｄＢ以下という低接続損失の要求が多くなっている。
【００１０】
そのために、割スリーブ１０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、内周面１２の真直度を良くする必要がある。すなわち、割スリーブ１０の内周面１２の真直度が悪いと割スリーブ１０両側からフェルール４１を突き合わせたときに、フェルール４１端面の中心位置にある光ファイバ４０同士の中心ずれが生じ、逆に内周面１２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４１が一直線上で割スリーブ１０の内周面１２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】
【００１１】
上記に鑑みて本発明は、中心に貫通孔を有するスリーブとなる円筒体を回転させ、上記貫通孔の径より小さな径の円柱状の研削工具を、スリーブとなる円筒体外周面の回転中心より、所定量ずらした位置を回転中心として回転させながら、長手方向に往復運動させることによって内周面の粗加工を行うとともに、円筒体の内周面と外周面との同心加工を行う一次加工を施した後、円筒体の内周面を先端部がテーパ状をなし、内周面を仕上げ研磨する二次加工を施し、しかる後、スリットを加工したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記一次加工中の円筒体および研削工具の回転中心が一定であることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明は、上記研削工具の外径が、加工前の円筒体の貫通孔の径Ｄに対し０．５〜０．８Ｄであることを特徴とする。
【００１４】
さらにまた、本発明は、上記一次加工によって円筒体の内周面と外周面との同心度を１０μｍ以下とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光通信用スリーブの加工方法によれば、中心に貫通孔を有するスリーブとなる円筒体を回転させ、上記貫通孔の径より小さな径の円柱状の研削工具を、スリーブとなる円筒体外周面の回転中心より、所定量ずらした位置を回転中心として回転させながら、長手方向に往復運動させることによって内周面の粗加工を行うとともに、円筒体の内周面と外周面との同心加工を行う一次加工を施した後、円筒体の内周面を先端部がテーパ状をなし、内周面を仕上げ研磨する二次加工を施したことから、円筒体貫通孔の曲がりに倣わない内径加工ができるため、スリーブ内周面の真直度が向上し、安定した接続損失が得られる。
【００１６】
また、上記一次加工中の円筒体および研削工具の回転中心が一定であることから、円筒体の内周面と外周面との同心度がより向上させることができる。
【００１７】
さらに、上記研削工具の外径が、加工前の円筒体の貫通孔の径Ｄに対し０．５〜０．８Ｄであることから、円筒体貫通孔の曲がりに倣わない内径加工ができるため、スリーブの内周面の真直度が向上し、安定した接続損失が得られる。
【００１８】
さらに、上記一次加工によって円筒体の内周面と外周面との同心度を１０μｍ以下とすることから、同心加工工程が削減され、安価な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】
【００１９】
以下、本発明の最良の形態を図面を用いて説明する。
【００２０】
図５は、一般的な光通信用スリーブ（以下、単にスリーフ゛と称す）として割スリーブ１０を示す斜視図であり、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４に示すように両側から光ファイバ４０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。
【００２１】
本発明は、このようなスリーブの加工方法であって、予め、ジルコニア、アルミナ、窒化珪素等からなるセラミック原料粉末を用いる。例えば、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。
【００２２】
得られた円筒体の内周面を加工するため、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、円筒体１をコレットチャック等によりチャックして回転させる。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を超えると研削工具４の研削能力が低下し、内周面３の真直度が改善されないためである。
【００２３】
そして、円筒体１の貫通孔の径より小さな径の円柱状の研削工具４を、その中心が円筒体１の外周面の回転中心Ａを通る延長線上と一致する位置に挿入する。このとき研削工具４は回転しているものとする。
【００２４】
そして、研削工具４を、円筒体１の外周面の回転中心Ａより、所定量Ｈだけずらした位置に移動させ、この位置を回転中心Ｂとして回転させながら、長手方向に往復運動させることによって内周面３の粗加工を行うとともに、円筒体１の内周面３と外周面２との同心加工を行う一次加工を施す。この一次加工では円筒体１の回転数を上げることにより回転中心を一定として加工するため、真直度が向上し、効率的な加工を行うことができ、一次加工を施した後の円筒体１の内周面３と外周面２の同心度を１０μｍ以下とすることができる。このため、従来のように内周面３を加工した後に、ピンを挿入して外周面２を基準に円筒体１の外周面２を加工するため、予め円筒体１の外径を大きくする必要がなく、効率的で高精度な加工ができる。
【００２５】
また、円筒体１の外周面に対する中心Ａと研削工具４の中心Ｂのずれの所定量Ｈは、研削工具の外径ｄ、円筒体１の貫通孔の径Ｄ、円筒体１の内周面３と外周面の同心度Ｃとすると、Ｈ＝（Ｄ−ｄ）／２＋Ｃ／２＋（０．０１〜０.０５）ｍｍで表せられる。
【００２６】
この範囲でずれ量を設定しておくことで、研削工具４による研削量を０.０１〜０.０５ｍｍとして、負荷が少なく、高精度な研削を行うことができる。
【００２７】
また、上記一次加工中の円筒体１の回転中心Ａおよび研削工具４の回転中心Ｂが一定位置にあることが好ましく、研削工具４が長手方向に往復運動する際に、各回転中心Ａ、Ｂがずれると、円筒体１の内径真直度が悪く、また円筒体１の長手方向に対しての内径寸法が変化してしまう。したがって、長手方向に往復運動する軸と研削工具４の中心位置Ｂの軸方向を平行に合わせておくことで、内径真直度の高い円筒体を得ることができる。
【００２８】
さらに、上記研削工具４は、図２に示すように、円柱状の鋼材２１の先端部の外周面に電着や金属ボンドによってダイヤモンド砥粒２２を金属のＮｉメッキ２３により固着させてなり、電着した場合、ダイヤモンド砥粒２２の約３／５がＮｉメッキ２３で覆われ、突出しているのが約２／５となる。このダイヤモンド砥粒２２の粒径は２０〜８０μｍが好ましく、２０μｍを下回ると、研削能力が低下し内周面３の真直度が改善されない。一方、８０μｍを超えると鋼材２１の径が小さくなり、研削負荷に耐えられずに曲がるため、内周面３の真直度が改善されない。
【００２９】
また、研削工具４の鋼材２１は超硬とすることが好ましく、超硬以外では回転の遠心力に鋼材が耐えられず、研削工具４が曲がってしまい、十分な真直度が得られないためである。
【００３０】
また、上記研削工具４の外径ｄは、加工前の円筒体１の貫通孔の径Ｄに対し０．５〜０．８Ｄであることが好ましい。
【００３１】
上記研削工具４の外径ｄが０．８Ｄを超えると、ホーニング加工と同様、円筒体１の加工前の内周面３の曲がりに倣って加工されやすく、また加工時に使用する研削液の潤滑が不十分となるため、内周面３の真直度が向上せず、外周面２との同心度が低下してしまう。一方、０．５Ｄを下回ると、研削工具４自体の剛性が不足し、加工負荷に耐えられなくなり加工中に亀裂が生じたり、折れたりする恐れがある。さらに、研削工具４の外径ｄが加工前の円筒体１の貫通孔の径Ｄに対し０．５〜０．６Ｄとすることがより好ましい。
【００３２】
なお、上記研削工具４の外径ｄとは、ダイヤモンド砥粒２２が形成された研削部における外径である。
【００３３】
さらに、研削工具４の回転数は、５００００〜１４００００ｒｐｍとすることが好ましい。この回転数が５００００ｒｐｍを下回ると研削工具４が小径であるため、十分な周速が得られず研削能力が低下し、１４００００ｒｐｍを超えると、回転の遠心力に鋼材２１が耐えられず研削工具４が曲がってしまい、十分な真直度が得られないためである。
【００３４】
またさらに、研削工具４の往復運動の送り速度は２ｍ／分以下とすることが好ましく、送り速度が２ｍ／分を超えると研削工具４の研削能力が低下し、十分な真直度が得られない。
【００３５】
このような一次加工により、円筒体１の外周面２と内周面３との同心度を１０μｍ以下の小さなものすることができ、外周面２と内周面３との同心度が１０μｍを超えると割スリーブ１０の肉厚ｔが不均一となり、フェルール４１の外周面を均一に把持できなくなり、逆に外周面と内周面との同心度を限りなく０に近づけるほど割スリーブの内周面は周方向均一にフェルールを把持することになり、接続損失を低減することができるためである。
【００３６】
次いで、この一次加工の後、円筒体１の内周面３の表面粗さをＲａで０．２μｍ以下にするための仕上げ研磨である二次加工を施す。
【００３７】
この二次加工では、既に一次加工によって円筒体１の外周面２と内周面３との同心度が１０μｍ以下に加工されているため、内周面３の表面粗さを向上させるのみであり、非常に細かいダイヤモンド砥粒を使用したホーニング加工、ブローチ加工等を用いることができる。例えば、図３に示すように、円筒体１の内周面３を先端部がテーパ状をなし、外周に研磨粉３１を塗布したピン３０によって内周面３を研磨することで行うことができ、このピン３０は、先端が一次加工を施した後の円筒体１の貫通孔の内径の５０〜８０％程度の径を有するテーパ状をなし、このテーパ状の外周面にダイヤモンド砥粒を含んだ油性スラリー３１等を塗布し、該ピン３０を回転させ、固定治具３２に固定された中心に貫通孔を有する円筒体１の内周面３に該ピン２０のテーパ面を接触させ、中心に貫通孔を有する円筒体１に該ピン３０のテーパ方向に荷重をかける。
【００３８】
なお、ピン３０に塗布したダイヤモンド砥粒は、粒径が０．５〜３μｍという微少な砥粒を使用する。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。
【００３９】
これらの加工方法では、円筒体１の内周面３に倣って加工されるため、同心度を悪化させることはない。
【００４０】
しかる後、平面研削盤等を用いてスリット１１を加工することで割スリーブ１０を得ることができる。
【００４１】
スリット１１の加工は、一直線上に円筒体１を整列させ、ワックス等で固定して所定の厚みを持つダイヤモンド砥石にて加工することによって形成する。
【００４２】
なお、本発明のスリーブの加工方法では、割スリーブ１０を例に説明したが、スリット１１のないスリーブ等、本発明の範囲を逸脱しなければ種々の変更は可能である。
【実施例】
【００４３】
以下本発明の実施例を説明する。
【００４４】
先ず、図１〜３に示すような本発明の加工方法、図６に示すような従来の加工方法を用いて割スリーブを作製した。
【００４５】
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。
【００４６】
本発明の実施例として、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。
【００４７】
次いで、図１に示すように円筒体を２，０００ｒｐｍで回転させ、研削工具を円筒体の外周面の回転中心より、ずれ量Ｈを０．３５ｍｍとした位置を回転中心として１２０，０００ｒｐｍで回転させながら、長手方向に往復運動させて一次加工を施した。
【００４８】
なお、研削工具は、ダイヤモンド砥粒の平均粒径が２０μｍのものを使用し、外径ｄは１．８ｍｍとした。
【００４９】
この一次加工後の内周面の真円度、内周面と外周面の同心度を真円度測定機を用いてＪＩＳ  Ｂ  ０６２１によって、表面粗さを表面粗さ測定機を用いてＪＩＳ  Ｂ  ０６０１によって測定した。
【００５０】
そして、図３に示すように、円筒体の内周面を先端部がテーパ状をなし、その外周面に平均粒径２μｍのダイヤモンド砥粒を取着したピンを用いて仕上げ研磨する二次加工を施した。
【００５１】
この二次加工後の内周面の真円度、外周面と内周面の同心度を上記と同様な方法で測定した。
【００５２】
また、内周面の加工に要する時間、即ち一次加工、二次加工に要する時間を測定した。
【００５３】
しかる後、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。
【００５４】
比較例として、図６に示すような従来の加工方法を用いて割スリーブを作製した。
【００５５】
円筒体は上述と同様なものとし、図６（ａ）に示すように、先端部をテーパ状に形成し、外周面にダイヤモンド砥石を貼り付けたツールを１，８００ｒｐｍで回転させながら、固定治具に固定された円筒体の内周面に接触させて加工する。なお、ツールの外径は２．４８５ｍｍである。
【００５６】
このホーニング加工後の内周面の真円度、内周面と外周面の同心度、表面粗さを上記と同様な方法で測定した。
【００５７】
そして、ホーニング加工を施した後、図６（ｂ）に示すようにピン研磨を行う。先端が円筒体５３の貫通孔より小さく、先端がテーパ状で、その外周面にダイヤモンド砥粒６１を含んだ油性スラリーを塗布したピン６０を回転させ、固定治具６２に固定された円筒体６３の貫通孔に該ピン６０のテーパ面を接触させて研磨加工した。
【００５８】
このピン研磨後の内周面の真円度、外周面と内周面の同心度を上記と同様な方法で測定した。また、内周面の加工に要する時間、即ちホーニング加工、ピン研磨に要する時間を測定した。
【００５９】
しかる後、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。
【００６０】
なお、各加工方法を用いて１００個の割スリーブを作製し、各値は５０個の平均値を示す。
【００６１】
そして、得られた各割スリーブ試料を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。
【００６２】
その結果を表１に示す。
【表１】
2005205567.tif 000003
【００６３】
本発明の加工方法では、一次加工によって内周面と外周面の同心度を５．３μｍと小さいものとでき、さらに二次加工によって４．３μｍと非常に小さいものとでき、真円度も０．２４μｍの小さなものとすることができた。これによって接続損失が０．０３０４ｄＢと顕著に小さく良好な値とすることができた。このように接続損失を低減することが可能であり、また加工時間を短縮できるため、加工コストの低減が可能であることが判った。
【００６４】
これに対し、従来の加工方法では、ホーニング加工後の真円度は高いものの、内周面と外周面の同心度が２２．４μｍと大きく、ピン研磨を施しても２０．６μｍと大きく、光コネクタとして用いた接続損失も０．１２１２ｄＢと大きなものとなることが判った。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】（ａ）は本発明の光通信用スリーブの内周面の加工方法における一次加工を示す正面断面図であり、（ｂ）は本発明の光通信用スリーブの内周面の加工方法を示す横断面図である。
【図２】本発明の光通信用スリーブの加工に用いる研削工具の断面図である。
【図３】本発明の光通信用スリーブの内周面の加工方法におかる二次加工を示す概念図である。
【図４】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５】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ光通信用スリーブを示す断面図、斜視図である。
【図６】(ａ)、（ｂ）は、従来の光通信用スリーブの内周面の加工方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１：円筒体
２：円筒体の外周面
３：円筒体の内周面
４：研削工具
１０：割スリーブ
１１：スリット
１２：内周面
１３：外周面
２１：鋼材
２２：ダイヤモンド砥粒
２３：Ｎｉメッキ
３０：ピン
３１：油性スラリー
３２：固定治具
４０：光ファイバ
４１：フェルール
５０：ツール
５１：ダイヤモンド砥石
５２：固定治具
５３：円筒体
６０：ピン
６１：油性スラリー
６２：固定治具
【図１】
2005205567.tif 000004
【図２】
2005205567.tif 000005
【図３】
2005205567.tif 000006
【図４】
2005205567.tif 000007
【図５】
2005205567.tif 000008
【図６】
2005205567.tif 000009