(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小工作物を固定する治具盤を一端に接続するレバーと、前記レバーを下方から押し上げて支持する下部バネと、前記レバーの前記下部バネと向かい合う上部に配置され、前記治具盤を加圧する圧力を検出するための圧力センサーと、前記圧力センサーの上面に下端部が接するように配置された加圧ヘッドと、前記加圧ヘッドの上部に前記下部バネと同軸に配置され、前記加圧ヘッドを押圧する上部バネと、を備え、前記レバーを下降させ前記微小工作物の端面を研磨シート上に押し付ける加圧部と；
前記加圧部による前記微小工作物の前記研磨シートへの押し付け圧力を制御する加圧制御部と；
を具備したことを特徴とする端面研磨装置。
【請求項２】
前記下部バネにより前記レバーまたは前記レバーおよび前記治具盤を合わせた重さをキャンセルして、ゼロバランスを取る請求項１記載の端面研磨装置。
【請求項３】
前記加圧制御部が、加圧する圧力の値を記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶された圧力の値と圧力センサからの出力値を比較する比較器と、
前記比較器の出力信号により前記押し付け圧力を補正する補正器と、
前記補正器の出力信号から前記レバーを駆動するモータに駆動電力を印加するドライバからなる請求項１記載の端面研磨装置。
【請求項４】
前記記憶装置が、研磨条件により複数の圧力設定値を記憶する請求項３記載の端面研磨装置。
【請求項５】
前記記憶装置に接続され、研磨剤の種類、研磨剤の粒径、フェルールの材質、フェルールの先端形状、フェルールの径の何れか１種または２種以上の値を入力する入力手段と、前記入力手段により入力された値から目的の圧力を演算し前記記憶装置に記憶する演算部を有する請求項３または４記載の端面研磨装置。
【請求項６】
前記レバーを下降するガイドとしてリニアガイドを有する請求項１記載の端面研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小工作物の端面を研磨するための微小工作物の端面研磨用加圧装置に関し、特に、光ファイバのコネクタ構成部品であるフェルールの端面を球面形状に研磨するための端面研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信は、その大容量性、高速性のために次世代の通信技術として期待され、光ファイバが徐々に我々の身近に導入されている。そしてフェルールは、ジルコニア系セラミック材が射出成形法、押出成形法またはプレス成形法により円筒形に成形され、光ファイバの主要な光コネクタ部品として用いられる。ここで、フェルールの中空部はファイバ挿入孔と称され、光ファイバが挿入され、フェルール同士の端面を突き合わせることにより、光ファイバが接続される。光ファイバを接続する際、フェルールの端面突き合わせ面で光の反射減衰を防ぎ、光ファイバの光学特性を良好に保つためにフェルールの端面を極めて高い表面粗さ精度で球面形状に研磨する必要がある。
【０００３】
従来、フェルールの端面を研磨する場合、フェルールを治具盤に固定した後、フェルールの端面を一定の圧力（荷重、バネ力）で弾性変形する研磨シートに押し付けると共に、研磨シートを回転させ、フェルール端面の押し付けによって生じる研磨シートの球面状のくぼみ面を利用することにより、フェルールの端面を粗仕上げ、中仕上げおよび密仕上げの３つの段階に分けて球面形状に研磨していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の研磨装置においては、フェルールの端面を研磨する際、フェルール端面の押し付け圧力を制御する手段がなく、その結果フェルールの端面は、球面形状に研磨するため高圧力で研磨シートに押し付けられるため、研磨開始時の高い加圧力がフェルール端面には負担となり、フェルールの端面に深い傷が付くという問題点がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、フェルール端面の研磨シートへの押し付け圧力の制御を可能にし、特に研磨開始時はフェルール端面への押し付け圧力を低く設定することにより、フェルール端面の傷の発生を防止することができる端面研磨装置を提供することにある。本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明に係る端面研磨装置は、微小工作物を固定する治具盤を一端に接続するレバーと、前記レバーを下方から押し上げて支持する下部バネと、前記レバーの前記下部バネと向かい合う上部に配置され、前記治具盤を加圧する圧力を検出するための圧力センサーと、前記圧力センサーの上面に下端部が接するように配置された加圧ヘッドと、前記加圧ヘッドの上部に前記下部バネと同軸に配置され、前記加圧ヘッドを押圧する上部バネと、を備え、前記レバーを下降させ前記微小工作物の端面を研磨シート上に押し付ける加圧部と；前記加圧部による前記微小工作物の前記研磨シートへの押し付け圧力を制御する加圧制御部と；を具備したことを特徴としている。
【０００７】
さらに、上記加圧部は、微少工作物を加圧するモータと、上記モータの回転により上記レバーを下降させるネジと、上記微小工作物の端面の上記研磨シートへの押し付け圧力を検出し、検出された上記押し付け圧力を上記加圧制御部にフィードバックするための圧力センサとを具備し、上記加圧制御部は、フィードバックされた上記押し付け圧力を基に上記微小工作物の端面の上記研磨シートへの押し付け圧力を制御することを特徴としている。
【０００８】
さらに、上記加圧制御部は、上記微小工作物の端面の上記研磨シートへの押し付け設定圧力信号を出力する記憶装置と、上記記憶装置からの押し付け設定圧力信号と上記圧力センサからの押し付け圧力の検出信号とを比較し、上記押し付け設定圧力信号と上記押し付け圧力検出信号との差を演算する比較器と、上記押し付け設定圧力信号と上記押し付け圧力検出信号との差に応じて、上記微小工作物の端面の上記研磨シートへの押し付け圧力を補正する圧力補正器と、上記微小工作物の端面の上記研磨シートへの押し付け圧力が上記補正器で補正された押し付け圧力になるように上記モータを駆動する加圧ドライバとを具備したことを特徴としている。
【０００９】
さらに、上記微小工作物は、光ファイバのコネクタ構成部品であるフェルールであることを特徴としている。
従って、本発明では、治具盤に微小工作物、例えばフェルールが固定された後、治具盤はレバーに設置され、モータの回転によりレバーを下降させ、微小工作物の端面が研磨シート上に所定圧力で押し付けられる。
【００１０】
その際、圧力センサにより微小工作物の端面の研磨シートへの押し付け圧力が検出され、比較器により設定圧力記憶装置に記憶された押し付け設定圧力信号と圧力センサからの押し付け圧力検出信号とが比較され、押し付け設定圧力信号と押し付け圧力検出信号との差が演算される。
そして、補正器において、押し付け設定圧力信号と押し付け圧力検出信号との差に応じて、微小工作物の端面の研磨シートへの押し付け圧力が補正され、ドライバにより微小工作物の端面の研磨シートへの押し付け圧力が補正器で補正された押し付け圧力になるようにモータが駆動され、研磨シートを回転させることにより微小工作物の端面が球面形状に研磨される。
【００１１】
このように、本発明によれば、微小工作物の端面の研磨シートへの押し付け圧力の制御が可能となり、特に研磨開始時の微小工作物の端面への押し付け圧力を低く設定すれば、微小工作物の端面の傷の発生が防止される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明においては、微小工作物を固定する治具盤に接続するレバーと、上記レバーを下降させ前記微小工作物の端面を研磨シート上に押し付ける加圧部と、前記加圧部による前記微小工作物の前記研磨シートへの押し付け圧力を制御する加圧制御部とを具備した端面研磨装置を構成した。これにより、一定圧力に制御し、研磨状態を一定にし、仕上がり状態のバラツキの少ない研磨が可能となった。
【００１３】
さらに、前記加圧部が前記レバーを支持する下部バネと、前記レバーを押圧する加圧ヘッドと、前記加圧ヘッドを加圧する上部バネと、前記加圧ヘッドと前記レバー間の圧力を測定する圧力センサを付加した。そして、前記下部バネと前記上部バネにより前記レバーの重さをキャンセルするようにした。これにより、微少工作物の端部に加わる研磨圧力のみを検出することができ、例えばフェルールや治具の重さに左右されない研磨圧力の制御が可能となった。
【００１４】
さらに、前記加圧制御部が、加圧する圧力の値を記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶された圧力の値と圧力センサからの出力値を比較する比較器と、前記比較器の出力信号により前記押し付け圧力を補正する補正器と、前記補正器の出力信号から前記レバーを駆動するモータに駆動電力を印加するドライバを付加した。これにより、予め設定された研磨圧力の最適値となるように、圧力制御が可能となった。
【００１５】
そして、前記記憶装置が、研磨条件により複数の圧力設定値を記憶することにより、粗仕上げ、中仕上げ、密仕上げの各段階に適する圧力をそれぞれ設定できる。
そして、前記記憶装置に接続され、研磨剤の種類、研磨剤の粒径、フェルールの材質、フェルールの先端形状、フェルールの径の何れか１種または２種以上の値を入力する入力手段と、入力され値から目的の圧力を演算し前記記憶装置に記憶する演算部を設けることにより、種々の研磨条件に対応する最適条件を容易に設定できる。
【００１６】
また、前記レバーを下降するガイドとしてリニアガイドを有するので、レバーの軸周りのぶれがなくなり、正しく垂直荷重を加えることができ、例えばフェルール端面の偏心がなくなる。
さらに、フェルール端部から光ファイバの端部が露出した状態で研磨し、前記光ファイバの端部と前記フェルールの端部が略同一平面となった時、研磨の荷重を増加するフェルールの研磨方法を用いることにり、光ファイバ端部のわれ、かけを防止することができる。
【００１７】
また、光ファイバを挿入したフェルールの端面を、第１の圧力で研磨した後、一定時間経過後、前記第１の圧力より高い第２の圧力で研磨することにより、高速でかつ光ファイバのわれ、やかけの発生しない研磨が可能となる。
最後に、フェルールの端面をモータの駆動により研磨シートに押圧し、前記モータの電流または電圧から前記フェルールの研磨の状態を検出するようにした。これにより、研磨時の異常を装置を停止して、端面を観察することなしに判断することができ、異状時には研磨圧力を下げ研磨速度を低下し、状態の回復を待つことも可能である。
【００１８】
上記の実施の形態は、個別にも効果を奏するが、各実施の形態を組み合わせることにより、さらに効果が高まる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る端面研磨装置の正面図、図２は、本発明の一実施の形態に係る端面研磨装置の側面図、図３は、本発明の一実施の形態に係る端面研磨装置の治具盤にフェルールが固定された状態を示す平面図、図４は、本発明の一実施の形態に係る端面研磨装置の加圧制御部のブロック図である。
【００２０】
図１において、自転または公転または揺動の１種または、組合わせにより運動する研磨定盤６０の上面に、弾性変形する研磨シート７０を配置する。次に、研磨シート７０の上部に両端にフェルールＷを着脱可能に固定する治具盤５０を配置し、フェルールＷの端面が研磨シート７０の表面に接するようにする。ここで、治具盤５０はレバー１０の一端に接続され、下方に加圧され、フェルール５の端面が研磨シートに加圧される。
【００２１】
次にレバー１０の治具盤５０に接続された端部と反対の端部近傍に、レバー１０を下方から押し上げる下部バネ２４を配置する。そして、レバー１０の下部バネ２４と向かい合う位置の上部に治具盤５０を加圧する圧力を検出するための圧力センサー２３を配置する。ここでは、圧力センサーとして、ロードセルを使用する。
【００２２】
そして、圧力センサー２３の上面に加圧ヘッドの下端部が接するように配置し、加圧ヘッド２１の上部に加圧ヘッド２１を押圧する上部バネ２２を配置する。本願発明においては、レバー１０の上面と下面をそれぞれ下部バネ２４と上部バネ２２で圧縮するようにしたので、下部バネ２４によりレバー１０またはレバー１０および治具盤５０を合わせた荷重をキャンセルして、ゼロバランスを取ることができる。その結果、レバー１０の上部から加圧する荷重のみを圧力センサ２３により、検出することができる。従って、レバー１０や治具盤５０の種類やフェルール５の種類や本数を変えても、研磨荷重を正確に検出することができる。
【００２３】
図中、レバー１０、上部バネ２２、加圧ヘッド２１、圧力センサ２３、下部バネは、加圧部２０の一部を構成している。次に図２に加圧部２０を示す。
加圧部２０は、レバー１０を上下するための機構を有し、レバー１０は、圧力を検出するための圧力センサ２３を介して、加圧ヘッド２４に接続され、ネジ２６の回転により加圧ヘッド２１とレバー１０が上下方向に移動する。そして、レバー１０を加圧する力を治具盤５０に伝える働きをする。
【００２４】
また、レバー１０は、正確に上下に移動するようにガイド２８を設ける。ガイド２８は、上部バネ２２や下部バネ２４の軸と平行に配置したリニアガイドを使用する。これにより、レバー１０の横方向のぶれによる圧力を検出することが無くなり、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
ネジ２６は、モータ２５の回転をシャフト２５ａと、プーリ２７ａとベルト２９とプーリ２７ｂを介して、伝達し、回転する。そして、レバー１０を上下に移動する。モータ２５の回転により付加される荷重は圧力センサ２３により検出され、加圧制御部４０によりモータ２５を駆動する電力の供給し、加圧制御回路を構成する。
【００２５】
図３は、加圧制御部４０を示した図で、圧力センサ２３の検出出力を入力し、圧力の値を記憶する記憶装置４２に記憶された値と比較器４１により比較する。そして目的とする圧力との差により圧力を補正するデータを補正器４３により作成し、その出力をドライバ４４に入力し、モータ２５を駆動する電力を出力する。
【００２６】
図３において、比較器４１や補正器４３などの構成を示したが、圧力センサ２３の出力をＡ／Ｄコンバーターにより変換し、制御プログラムや設定圧力を記憶する記憶装置や、これらの検出値と予め設定された圧力値を比較演算しモータ２５を駆動するための出力データーを求めるためのＣＰＵと、ＣＰＵの出力をＤ／Ａコンバータにより変換するシステムを使用することは可能である。
【００２７】
本願発明によれは、フェルール端部に加わる圧力を所定の設定値になるように制御することができ、その結果研磨中のフェルール端部に加わる荷重を一定にすることができる。
さらに、フェルールの研磨初期状態において、フェルール端部から光ファイバの端部が露出した状態では、荷重を小さくし、光ファイバの端面とフェルールの端面がほぼ同一平面となり、光ファイバ端部の割れや欠けが生じなくなった所で、研磨の荷重を増加し、高速に研磨することができる。ここで、荷重の切替は、加圧制御部４０の内部のタイマーで指定する方法や、リアルタイムクロックの値を演算する方法も可能である。さらに、モータ２５の電流や、研磨定盤６０を駆動するモータの電流を検出し、モータの駆動負荷からフェルール端部の研磨開始、ずなわち光ファイバ端部の初期的な研磨が終了しフェルールと同一面となった状態、を検出することも可能である。
【００２８】
また、別の研磨状態検出の方法として、モータ２５の駆動と圧力センサ２３の出力の関係から、ネジ２６の送り量と圧力変化の関係からフェルール端部の研磨シート７０への接触状態を判断することができる。この方法によって、前述の光ファイバの端面とフェルール端面が一致した点の検出や、光ファイバの割れや欠けの発生を検出し、指定の数値以上の圧力値が検出された場合、異常と判断し研磨装置の運転を停止し、不良品の研磨によるむだな時間を減少することができる。
【００２９】
また、設定する研磨荷重に関する圧力の値を、粗仕上げ時には大きく、中仕上げ、密仕上げと工程が進むに従って、下げて研磨速度の向上と、研磨傷の発生を防止することができる。
この他に、研磨剤の種類、研磨剤の粒径、フェルールの材質、フェルールの先端形状、フェルールの径の違いにより、設定する圧力を変えることも可能であり、目的とする最適な研磨条件を選択することができる。
【００３０】
図４は、本願発明の治具盤５０を示した図で、六角形の各辺にそれぞれ２本づつのフェルール５を固定ブロック５１により挟み、固定している。
このように、本実施の形態の端面研磨装置によれば、フェルールＷの端面の研磨シート７０への押し付け圧力の制御が可能となり、研磨開始時のフェルールＷの端面への押し付け圧力を低く設定すれば、フェルールＷの端面の傷の発生を防止することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明の端面研磨装置は、微小工作物の端面の研磨シートへの押し付け圧力を制御する加圧制御部を設けたことにより、微小工作物の端面の研磨シートへの押し付け圧力の制御が可能となり、特に研磨開始時の微小工作物の端面への押し付け圧力を低く設定することが可能となるので、微小工作物の端面の傷の発生を防止することができると共に、微小工作物の材質強度や粗仕上げ、中仕上げおよび密仕上げの研磨段階に応じて微小工作物の端面への押し付け圧力を変更することにより、端面研磨の精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である端面研磨装置の正面図。
【図２】本発明の一実施の形態である端面研磨装置の側面図。
【図３】本発明の一実施の形態である端面研磨装置の加圧制御部のブロック図。
【図４】本発明の一実施の形態である端面研磨装置の治具盤にフェルールが固定された状態を示す平面図。
【符号の説明】
５        フェルール
１０        レバー
２０        加圧部
２１        加圧ヘッド
２２        上部バネ
２３        圧力センサ
２４        下部バネ
２５        モータ
２５ａ      シャフト
２６        ネジ
２７ａ，ｂ  プーリ
２８        ガイド
２９        ベルト
４０        加圧制御部
４１        比較器
４２        記憶装置
４３        補正器
４４        ドライバ
５０        治具盤
５１        固定ブロック
６０        研磨定盤
７０        研磨シート
【図１】
0003929659.tif 000002
【図２】
0003929659.tif 000003
【図３】
0003929659.tif 000004
【図４】
0003929659.tif 000005