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Machining

4B2

Vol.

August/2004■ 新商品紹介
超精密表面仕上げ加工機「ナノフェーサ ＮＮＦ100Ｐ」
マシニング事業
プレシジョン
工作機械

Nano Facer NNF100P
Ultra-Precision Face Finishing Machine〈キーワード〉光通信コネクタ・ダブルカップ砥石研削・
フィルムラップ・光ファイバ・磁気ヘッド・液晶ガラス

機械工具事業部／プレシジョン製造所／技術開発部

永井 久司

超精密表面仕上げ加工機「ナノフェーサ NNF100P」

要旨

ＮＡＣＨＩは、超精密加工分野において、主力のおよび電気・電子部品分
精密レンズ金型、半導体、野に加え、光通信部品分野向けの超精密加工機※1

械を充実し、これまでに、光ファイバアレイのＶ溝加1. 光通信の普及※2

工用の｢精密スライサ｣や、フェルールなどの内径仕情報通信分野では、携帯電話、マルチサービス上げ加工用の｢ジェットフィニッシャ｣を投入している。

（インターネット、電話、テレビ放送など通信の統合サー

フィルムラップ加工による「マイクロフィニッシャ」
また、ビス）の普及が進み、情報の高速大容量化のため、も表面仕上げ機として好評を得ている。

インフラ整備の主役が光ファイバへと移行している。

※3

今般、光コネクタ接続端面の研削・ラップ工程を、現在、光ファイバを家庭やオフィスにまで届ける

1台の機械で、ナノレベルの超精密加工が可能な

Fiber to the home（ＦＴＴＨ）やFiber to the

超精密複合加工機械『ナノフェーサ NNF100P』をoffice（ＦＴＴＯ）も普及し始めている。これに伴い、開発し、市場投入した。

光通信コネクタ部品の需要が拡大すると予想される。

ナノフェーサ とは、『ナノは、ナノメートル単位（1μｍの1/1000）』『フェーサは、 face （表面）』
表面を超精密に加工する機械という意味あいを込めた。

Abstract
In Ultra-precision Machining, Nachi has perfected the ultra-precision machining machines
for optical fiber communication parts in addition to the machining of dies for precision lenses, semiconductors and electric and electronic parts. Nachi has introduced "Precision
Slicing Machine" for V groove machining offiber optic arrays and "Jet Finisher" for finishing an inner diameter of ferrules. "Micro-finisher" by film lap processing has acquired popularity as a surface finish processing machine.
Introduced here is an ultra-precision complex
machining machine, "Nano Facer NNF100P"
where the grinding and lapping are combined
to enable high-precision machine of optical fiber connector surfaces at Nanometer level.

また、光ファイバ通信の普及率の拡大、料金の低価格化、信号の高密度化により、光通信コネクタの超精密化、生産性向上が大きな課題になっている。
今回紹介するナノフェーサは、光通信コネクタの接続端面を研削から仕上げラップまで超精密、高能率に行なうものであり、品質・コストの両面で大いに貢献が期待できる。

（ナノフェーサの特長）① 粗加工から仕上げ加工まで、1台の機械で可能（従来はラップ盤3台分の工程）② 従来の1／6の加工時間③ 表面粗さ0.003μｍＲａの超精密加工

A name "Nano Facer" consists of Nano of Nanometer (1/1000 of 1μm) and Facer (machine) that machines the face (surface) with ultra precision.
ナノフェーサ NNF100P
12. 光コネクタ接続端面の超精密・高能率加工
図1に示す光通信コネクタの接続端面は、光信号の接続損失を抑えるため、超精密な平面度と表

この方式は加工能率の低いラップ加工であるため、3工程トータル加工時間に約40分を要している。

（鏡面）が要求される。これまでは、ラップ盤に面粗さまた、各工程ごとに段取り換えが必要なため、仕よる加工が主流であったが、品質・コストの両面から、上がり品質が安定しないという問題が発生している。

より超精密で、高能率な加工ニーズが高まっている。

これらの問題を解決するため、当社が持そこで、従来、光通信コネクタの接続端面の加工は、粗つ「超精密研削技術」と「フィルムラップ技術」を組加工、中仕上げ加工、仕上げ加工の3工程を3台のナノフェーサを開発し、商品化した。
み合わせ、ラップ盤にて行なう方式が一般的に採用されている。

光ファイバ

※4

光デバイス

光通信コネクタ

接続接続端面（加工部位）

接続端面（加工部位）
図1．加工ワーク及び加工部位の例

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4 B22超精密表面仕上げ加工機「ナノフェーサ NNF100P」（粗加工から仕上げ加工まで全自動化）（従来比1／6の加工時間）

機械の構成を図2に示す。砥石スピンドルには超従来のラップ盤による加工方法とナノフェーサにＸ軸とＹ軸の案内面には超精密エアスピンドルを、精密、高剛性、高い振動減衰性を実現するＶ−Ｖ滑りスライドを採用している。砥石スピンドルには粗・※5

中仕上げ研削用のダブルカップ砥石を、本体にはフィルムラップ装置を搭載しており、粗から仕上げまでよる加工方法との比較を図3に示す。

（1）高能率加工① 研削加工とフィルムラップの連続自動加工により、トータル加工時間が6.5分となり、従来のラップ盤ワークは複数全自動加工を可能にしている。また、個を取り付け、同時加工を可能にしている。

による工法（加工時間40分）に対し1／6となる。
② 粗加工から仕上げ加工までの3工程を、ナノフェー加工は次の順で行なわれる。

サ1台で対応できるため、機械設置台数を従来の1／3にすることができる。

① ドレッサにてダブルカップ砥石のドレスを行なう。
② ダブルカップ砥石の外側（粗用）の砥石にて粗研削を行なう。
③ ダブルカップ砥石の内側（中仕上げ用）の砥石（2）超精密仕上げにフィルムラップ（仕① カップ砥石研削（粗・中仕上げ）にて中仕上げ研削を行なう。

上げ）を加えることで、平面度0.1μｍ／10ｍｍ、表④ ワークがフィルムラップ装置のラップ部に移動し、面粗さ0.003μｍＲａの超精密な加工を実現した。

仕上げラップを行なう。

（後述のP.6の加工実例を参照）

ラップ用フィルムは自動で巻き取ら⑤ ラップ完了後、フィルムラップの各工程② 粗研削・中仕上げ研削、れ、新しいフィルムが送り出される。

ごとの段取り換えを必要とせず全自動で行なえるため、オペレーターの技能を問わず、安定した超精密加工ができる。

Z軸テーブル砥石スピンドル
ダブルカップ砥石

ラップ用フィルム

（外側：粗用、内側：中仕上げ用）

Z軸
フィルムラップ装置

Y軸テーブルカップ砥石用ドレッサ

Y軸
ラップ部

ワーク
ワーク固定治具X軸

フィルム巻取り機構

X軸テーブル

図2．機械の構成
3従来のラップ盤による加工（例）
加工時間
機械台数40分
3台

ワーク

第一工程第二工程

第三工程

ラップ（粗）

ラップ（中仕上げ）

ラップ（仕上げ）

ナノフェーサによる加工
加工時間 6.5分 （従来比 1／6）
機械台数
1台
フィルムラップ（仕上げ用）

内側
カップ砥石
（中仕上げ用）

外側
カップ砥石
（粗用）

ワーク

第一工程

第二工程

第三工程

カップ研削（粗）カップ研削（中仕上げ）

フィルムラップ（仕上げ）1台で3工程の全自動加工を実現
図3．従来加工法との比較

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超精密表面仕上げ加工機「ナノフェーサ NNF100P」

3. 機械の主な仕様
ワークサイズ

最大ワーク（幅×厚み）

100×3（仕上げ面）［mm］

Ｘ軸テーブル

最大ストローク

485［mm］

最高送り速度

18000［ｍｍ／ｍｉｎ］

最大ストローク

135［mm］

最高送り速度

1800［ｍｍ／ｍｉｎ］

最大ストローク

50［mm］

Ｙ軸テーブル
Ｚ軸テーブル

最高送り速度

900［ｍｍ／ｍｉｎ］

砥石スピンドル

回転数

3000〜24000［ｒｐｍ］

軸受方式エアベアリング

フィルムラップ装置

フィルム幅

幅152.4［mm］

フィルム長（ロールタイプ）

20［m］

フィルム巻取り方式

自動巻取り

本体質量

1700

［kｇ］

本体寸法（幅×奥行×高さ）

1035×1380×1655

［mm］

（正面）

（右側面）

図4．外形寸法（単位：mm）

5

4. 加工実例
光コネクタ接続端面加工の例を図5に示す 。加
工面の評価は、X方向について、形状と表面粗さを測定した。測定結果を図6,7に示す。

（3）結果

測定機：Form Talysurf（Taylor-Hobson社製）①形状（1）ワーク

0.39μm

大きさ：56×2.5×11（ｍｍ）
材 質：石英ガラス

0mm

56mm

0.39μｍ／56ｍｍ

110.1μｍ以下／10ｍｍ
（換算値）

2.5

図6．
Ｘ方向の形状X方向（Ra）（加工面中央付近にて測定）
②表面粗さ
56

加工面

※貼り合わせ部。
上下二枚のガラスの貼り合わせ構造。

図5．ワーク概略図400μm

0μm

0.003μｍＲａ

図7．
Ｘ方向の表面粗さ（2）加工条件
工程

切込み量
クーラント
加工時間

第一工程

第二工程

第三工程

カップ研削
（粗）

カップ研削
（中仕上げ）

フィルムラップ
（仕上げ）

400μm

100μm

水溶性研削液
55秒

110秒

−市水噴霧
225秒

トータル390秒＝6.5分

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65. 磁気ヘッドや液晶ガラスの加工へ展開
NACHIは、機械加工技術、制御技術、要素部品技術を併せもつ複合型事業経営の強みを活かし、超精密加工分野において、超精密、高機能、高信頼性の加工システムを提供している。

コネクタの接続端面を、超精密で、高能率に加工することを実現した超精密加工機である。
光通信コネクタのほか、HDD磁気ヘッドや液晶ガラスなど、研削後に仕上げラップ工程を必要とするナノフェーサは、当社が持つ「超精密研削技術」と分野に対しても用途展開が期待できる。

「フィルムラップ技術」を組み合わせることで、光通信用語解説※1 光ファイバアレイ
コネクタ部に光ファイバを複数整列させる為の基板部品。
表面にV型の溝が複数本あり、その溝にファイバを1本ずつ整列する。
※2 フェルール
単芯光通信コネクタなどに使用される穴付き円筒形の部品。
詳細は、NACHI-BUSINESS news Vol.2B3流動研磨機／洗浄機｢ジェットフィニッシャTNF-200S/W｣を参照。
※3 フィルムラップ
ラッピングテープやラッピングフィルムによる研磨加工を示す。
テープラップともいう。
※4 光デバイス
光情報の伝送・交換・分岐・蓄積などさまざまな用途で用いられる部品の総称。受光素子、光変調器、光分岐・結合器、偏光素子、光合波・分波器、光スイッチ等がある。
※5 ダブルカップ砥石
図2に示すように、2個のカップ砥石を二重に組み合わせたもの。

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〈発行〉 2004年8月10日
株式会社 不二越 開発本部 開発企画部
富山市不二越本町1-1-1 〒930-8511Tel.076-423-5118 Fax.076-493-5213