光ファイバ先端加工装置及び研磨方法
【課題】ホルダの構造を複雑化することなく、面取り加工の過程における光ファイバの前端面の損傷を抑制する。
【解決手段】研磨部材１０の研磨面２４が、光ファイバＦの中間部の軸線と交差しており、且つ光ファイバＦの中間部の軸線の直交面に対して傾斜している。光ファイバＦを研磨面２４に接近させる際に、光ファイバＦの先端が研磨面２４に斜めに接触し、また離間の際にも光ファイバＦの先端が研磨面２４に対し斜めの姿勢を保ったまま離間するので、光ファイバＦの前端面の損傷を抑制できる。研磨部材１０の軌道が、公転成分と自転成分とを含むので、光ファイバＦの先端の位置が公転軸ａｒの近傍であるにもかかわらず、大きな研磨量を得ることができ、且つ研磨部材１０の磨耗を抑制できる。
【解決手段】研磨部材１０の研磨面２４が、光ファイバＦの中間部の軸線と交差しており、且つ光ファイバＦの中間部の軸線の直交面に対して傾斜している。光ファイバＦを研磨面２４に接近させる際に、光ファイバＦの先端が研磨面２４に斜めに接触し、また離間の際にも光ファイバＦの先端が研磨面２４に対し斜めの姿勢を保ったまま離間するので、光ファイバＦの前端面の損傷を抑制できる。研磨部材１０の軌道が、公転成分と自転成分とを含むので、光ファイバＦの先端の位置が公転軸ａｒの近傍であるにもかかわらず、大きな研磨量を得ることができ、且つ研磨部材１０の磨耗を抑制できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの先端の外周部を研磨部材で研磨して円錐状に面取りする装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信のブロードバンド化に対応して、光ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）など光通信網の構築が急速にすすめられている。このような光通信網の実現には小形、高密度で高信頼度な光コネクタが不可欠である。このような要求を満たす光コネクタとしてＦＰＣ（Ｆｉｂｅｒ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ）形光ファイバコネクタが発明されている。このＦＰＣ形光ファイバコネクタでは、接続する２本の光ファイバの先端を対向させ、光ファイバ外径よりごくわずかに大きい内径を持った接続孔の両端から挿入し、その２本の光ファイバの先端を突き当てる。この突き当て力には光ファイバを撓ませて得られる座屈力を利用する。すると両者の光ファイバの光軸は一致し、突き当て力によって光ファイバ同士はＰＣ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ）接続する。
【０００３】
光ファイバ外径よりごくわずかに大きい内径を持った接続孔への挿入を容易にし、また突き当て面積を小さくして接触圧を大きくしよりＰＣ接続を確実できるように、光ファイバの先端の外周部を円錐状に面取りする方法（テーパ加工方法）が用いられている（特許文献１）。
【０００４】
その加工原理を図面に従って説明すると、図１３において、３０１は光ファイバ、３０１ａは光ファイバ３０１の先端、３０３は光ファイバのホルダ、３０２は研磨面、３０４は光ファイバ先端３０１ａの運動軌跡を示したものである。まず光ファイバ３０１を、研磨面３０２に対して垂直になるようにホルダ３０３に保持させる。ホルダ３０３の端面から光ファイバ先端３０１ａまでの光ファイバの長さをＬ、ホルダ３０３の端面から研磨面３０２までの垂直距離をｄとすると、Ｌよりもｄが小さくなるようにホルダ３０３を研磨面３０２に近づける。すると光ファイバ３０１のホルダ３０３から下に突き出た部分Ｌは湾曲する。このときの光ファイバ先端３０１ａと研磨面３０２の接触角をθとする。
【０００５】
この状態で、ｄを一定に保ちながら、かつホルダ３０３の方向を一定に保ちながら（たとえばホルダ３０３の辺Ａ−Ａ’をＸ軸に対して常に平行に保ちながら）ホルダ３０３を遊星歯車などで円軌道に沿って移動させる。すると光ファイバ先端３０１ａも円形の運動軌跡３０４を描いて運動する。
【０００６】
光ファイバ先端３０１ａが運動軌跡３０４に沿って一周すると、光ファイバ先端３０１ａの研磨面３０２との接触点も光ファイバ３０１の先端の円周方向に一周し、テーパ角度θをもった微少な円錐面が形成される。同様にして、必要回数だけ繰り返しホルダ３０３を円軌道に沿って移動させると、光ファイバ先端３０１ａにはテーパ角度θをもった所望の円錐面、すなわち面取り形状が形成される。ホルダ３０３を公転させる代わりに、ホルダ３０３を固定し、研磨面３０２を公転させて、面取り形状を形成する場合もある。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１２３３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の方法では、光ファイバ３０１のホルダ３０３から下に突き出た部分を湾曲させるために、下に突き出た部分の光ファイバ３０１の長さＬよりも、ホルダ３０３の端面から研磨面３０２までの垂直距離ｄが小さくなるようにホルダ３０３を研磨面３０２に近づける必要がある。しかしながら、光ファイバ３０１を研磨面３０２と垂直になるようにホルダ３０３に保持しているため、ホルダ３０３と研磨面３０２との接近及び離間の過程のいずれかの時点で、光ファイバ３０１の前端面が、研磨面３０２に突き当てられ或いは滑り接触することになり、光ファイバの前端面を損傷し易いという問題点があった。また、これを避ける目的で、ホルダ３０３と研磨面３０２との接近及び離間を、光ファイバＦの軸線を研磨面３０２の垂線に対して傾斜させて行い、かつ研磨を光ファイバ３０１を研磨面３０２と垂直になるようにして行うことは、ホルダ３０３の構造の複雑化を招く。
【０００９】
そこで本発明の目的は、ホルダの構造を複雑化することなく、面取り加工の過程における光ファイバの前端面の損傷を抑制できる加工装置及び加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の本発明は、単心光ファイバの先端を研磨する研磨部材と、当該研磨部材の研磨面を所定の軌道で移動させる駆動機構とを備え、前記単心光ファイバの先端のクラッド外周を円錐面状に加工する光ファイバ先端加工装置であって、前記所定の軌道は、前記単心光ファイバの保持部分である中間部の軸線と同軸の公転軸を持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットした自転軸を持つ自転成分とを含み、前記研磨面は、前記中間部の軸線と交差し、且つ前記中間部の軸線の直交面に対して傾斜していることを特徴とする光ファイバ先端加工装置である。
【００１１】
本発明では、研磨部材の研磨面が、単心光ファイバの前記中間部の軸線と交差しており、且つ中間部の軸線の直交面に対して傾斜しているので、光ファイバを研磨面に接近させる際に、光ファイバの先端が研磨面に斜めに接触し、また離間の際にも光ファイバの先端が研磨面に対し斜めの姿勢を保ったまま離間する。したがって、ホルダの構造を複雑化することなく、光ファイバの前端面の損傷を抑制できる。また、研磨面の軌道が、光ファイバの中間部の軸線と同軸の公転軸を持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットした自転軸を持つ自転成分とを含むので、光ファイバの先端の位置が公転軸の近傍であるにもかかわらず、自転成分によって、光ファイバの先端に対する研磨面の移動速度を大きくすることができ、加工を高速化できる。あるいは、研磨面の摩耗を抑制して研磨部材の使用寿命を長くすることができる。
【００１２】
研磨部材の研磨面は、凹面又は平面とするのが好適である。研磨面が凸面である場合、光ファイバの先端を研磨面に押し当てると、研磨面における光ファイバの先端の位置が不安定になるおそれがある。これに対し、研磨面を凹面又は平面とすることにより、研磨面における光ファイバの先端の位置が安定し、これによって精度よく研磨することができる。
【００１３】
駆動機構は、太陽歯車及び遊星歯車を備えた遊星歯車機構であり、研磨部材は前記遊星歯車に固定されているのが好適である。この場合には、簡易な構成によって本発明に所期の効果を得ることができる。
【００１４】
本発明の別の一態様は、単心光ファイバの中間部を保持してその先端を、所定の軌道で移動する研磨部材の研磨面に押し当てることで前記単心光ファイバの先端のクラッド外周を円錐面状に加工する光ファイバ先端研磨方法であって、前記所定の軌道は、前記中間部の軸線と同軸の公転軸を持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットされた自転軸を持つ自転成分とを含み、前記研磨面は、前記中間部の軸線と交差し、且つ前記中間部の軸線の直交面に対して傾斜していることを特徴とする光ファイバ先端研磨方法である。この態様によれば、上記第１の本発明と同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の第１の実施形態について以下に説明する。図１ないし図３において、本発明の第１実施形態の加工装置１は、概ね直方体の基台２と、基台２の上面に固定された駆動部３及び摺動レール４と、基台２の下面に固定された電池ボックス５とを備えている。摺動レール４は、摺動ホルダ６を摺動可能に保持する。摺動レール４には固定ホルダ７及びストッパ８が固定されている。
【００１６】
駆動部３は、研磨部材１０を公転及び自転させる。図４に示されるように、駆動部３は、モータ１１、太陽歯車１２及び遊星歯車１３を有する。モータ１１は直流モータである。モータ１１の出力軸１４は、ブッシュ１５によって駆動円盤１６の駆動軸１７に固定されており、駆動軸１７は、軸受１８，１９を介して、固定支持円盤２０及び太陽歯車１２に回転可能に支持されている。固定支持円盤２０はケース３ａに固定され、太陽歯車１２は固定支持円盤２０に固定されている。遊星歯車１３及び研磨部材１０は遊星歯車軸２１に固定されており、遊星歯車軸２１は、駆動円盤１６に固定された軸受２２、及び回転支持円盤２３によって回転可能に支持されている。駆動円盤１６には更にカウンタウェイト２５が固定されている。遊星歯車軸２１の軸心である自転軸ａｓは、駆動軸１７の軸心である公転軸ａｒと平行であり、且つ公転軸ａｒからオフセットしている。遊星歯車１３は太陽歯車１２に常時噛み合っている。
【００１７】
したがって、モータ１１の出力軸１４が回転すると、駆動円盤１６が回転し、遊星歯車１３が、ケース３ａに対して相対的に固定である太陽歯車１２の周囲を、転がるように回転させられ、これによって、研磨部材１０が自転軸ａｓの周りを自転しながら、公転軸ａｒの周りを公転することになる。公転軸ａｒと自転軸ａｓは、常に互いに平行である。
【００１８】
研磨部材１０は、例えば１０００番程度の砥石からなり、自転軸ａｓに関して軸対称（回転対称）のカップ状である。研磨部材１０の研磨面２４は、光ファイバＦの中間部から先端部に向かう方向において自転軸ａｓに近づくように傾斜した凹状の円錐面である。研磨面２４の研磨点及び外周の半径は、遊星歯車１３の半径よりも大きく、これによって大きな摺動速度を得ることができるため、大きな研磨量を得ることができる。研磨部材１０がどの位置にあっても、研磨面２４は、公転軸ａｒと斜めに交わっている。
【００１９】
図２において、摺動ホルダ６は、樹脂製の本体部３１と、この本体部３１に片持ち状に軸止された２個の蓋体３２，３３とを有する。図５に示されるように、蓋体３２，３３は軸３４を中心に上向きに旋回可能であり、概ね水平の閉位置（実線）と、１００°程度開いた開位置（二点鎖線）をとりうる。本体部３１の上面には、その長手方向の全長に延在するＶ溝３５が形成されている。摺動ホルダ６の蓋体３２，３３を閉じると、蓋体３２,３３は本体部３１に固定された永久磁石３６によって吸着され、光ファイバＦは蓋体３２，３３とＶ溝３５との間で保持される。なお、光ファイバＦの前端面５７（図８参照）を劈開する作業を好適に行うため、蓋体３３とＶ溝３５との間では光ファイバＦは軸方向に相対的に移動しないように拘束される一方、蓋体３２とＶ溝３５との間では、摺動ホルダ６に対する軸方向の移動が許容されている。
【００２０】
図２において、固定ホルダ７は、金属製の本体部４１と、この本体部４１に片持ち状に軸止された蓋体４２とを有する。図６に示されるように、蓋体４２は軸４４を中心に上向きに旋回可能であり、概ね水平の閉位置（実線）と、１００°程度開いた開位置（二点鎖線）をとりうる。本体部４１の上面には、２個のＶブロック４５が配置されている。固定ホルダ７の蓋体４２を閉じると、蓋体４２は本体部４１に固定された永久磁石４６によって吸着され、光ファイバＦは蓋体４２とＶブロック４５との間で、軸方向に相対的に移動できるように保持される。このようにして光ファイバＦが挟持されたとき、光ファイバＦの中間部（固定ホルダ７に保持された部分）の軸線は、公転軸ａｒと一致する。
【００２１】
図２において、ストッパ８は可動部８ａ，基部８ｂを有する。可動部８ａは、軸８ｃ（図３）を中心として上向きに旋回可能であり、これによって、摺動ホルダ６による光ファイバＦの保持長さ（つまり、摺動ホルダ６の前端から突出した光ファイバＦの長さ）を、光ファイバＦが固定されるコネクタその他の光部品の種類に応じて変更することができる。
【００２２】
図１及び図２に示されるように、摺動レール４にはスイッチ５０のノブ５１が設けられ、摺動ホルダ６の前端が予め定められた停止位置の近傍に来ると、ノブ５１が押されてスリット５２（図２参照）中を移動し、スイッチ５０がオンされる。
【００２３】
スイッチ５０は、基台２内又は電池ボックス５内に収容された不図示の制御回路に接続されている。制御回路はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェイスを含んで構成された周知のワンチップマイクロコンピュータである。制御回路は２本の単三乾電池５５によって給電され、モータ１１にパルス信号を出力して回転させる。また制御回路はモータ１１からの逆起電力に基づいて、モータ１１に対するパルス幅すなわちデューティ比を変更し、回転速度を例えば１３００ｒｐｍなどの定速度に制御する（ＰＷＭ制御）。なお制御回路には更に、不図示の主電源スイッチが接続されており、且つ制御回路には、主電源スイッチがオンされるとモータ１１が回転を開始し、スイッチ５０がオンされてから所定の時間（例えば５秒間）が経過するとモータ１１が停止するようなタイマプログラムが格納されている。なお、光ファイバＦの少なくとも先端部の近傍は、被覆が除去されている。光ファイバＦの前端面は、光ファイバＦの長手方向中心軸に対してほぼ直交する面に加工されている。
【００２４】
以上のとおり構成された第１実施形態の加工装置１を用いた面取り加工の手順について説明する。先ずユーザは、摺動ホルダ６に、光ファイバＦをその先端が所定の長さ突出するようにセットする。次に、ユーザは光ファイバＦを保持させた摺動ホルダ６を、摺動レール４にセットすると共に、光ファイバＦの先端側の部分を固定ホルダ７にセットする。そして、ユーザが主電源スイッチをオンしてモータ１１を始動させると、モータ１１の回転が開始され、これによって研磨部材１０が自転及び公転させられる。
【００２５】
次に、ユーザは摺動ホルダ６を摺動レール４上で前進方向に摺動させ、これによって光ファイバＦの先端を、固定ホルダ７から、研磨部材１０に向けて軸方向に進出させる。摺動ホルダ６の前端面がスイッチ５０をオンすることによって、上記タイマプログラムが起動される。続いて摺動ホルダ６を、その前端面がストッパ８又は固定ホルダ７に当接するまで移動させると、光ファイバＦは、図７に実線で示されるように、研磨面２４に前端面の周縁上の一点で当接した後、研磨面２４に沿って緩やかに湾曲する。この当接から湾曲の過程において、光ファイバＦの前端面５７（図８参照）が研磨部材１０に触れることはない。
【００２６】
研磨部材１０の自転軸ａｓは、研磨部材１０の公転によって、図７における一点鎖線ａｓ１の位置から一点鎖線ａｓ２の位置までにわたって円軌道で移動する。これに伴って、光ファイバＦの先端は、図７における二点鎖線ａの姿勢と二点鎖線ｂの姿勢との間で、ほぼ円錐形の軌跡を描きながら、研磨部材１０の公転と同じ角速度で繰返し変位させられる。その間、研磨部材１０は自転軸ａｓを中心に継続して自転する。研磨部材１０のこのような公転と自転とによって、光ファイバＦの先端は、図８に示されるようにクラッド外周が面取りされ、概ね円錐面である斜面５６が形成されることになる。
【００２７】
スイッチ５０がオンされてから所定の時間（例えば５秒間）が経過すると、制御回路の制御によってモータ１１が停止する。ユーザは摺動ホルダ６を摺動レール４上で後退方向に摺動させる。これによって光ファイバＦの先端は、図７における二点鎖線ａ，ｂのような湾曲した姿勢から、実線のような直線状の姿勢に復帰した後、研磨部材１０を離れて軸方向に後退することになる。この後退の過程において、光ファイバＦの前端面５７（図８参照）が研磨部材１０に触れることはない。
【００２８】
以上のとおり、第１実施形態では、研磨部材１０の研磨面２４が、光ファイバＦの中間部の軸線と交差しており、且つ光ファイバＦの中間部の軸線の直交面に対して傾斜しているので、光ファイバＦを研磨面２４に接近させる際に、光ファイバＦの先端が研磨面２４に斜めに接触し、また離間の際にも光ファイバＦの先端が研磨面２４に対し斜めの姿勢を保ったまま離間する。したがって、ホルダの構造を複雑化することなく、光ファイバＦの前端面５７の損傷を抑制できる。
【００２９】
また、研磨面２４が光ファイバＦの中間部の軸線の直交面に対して傾斜しているので、光ファイバＦを余り撓ませなくても、換言すれば、光ファイバＦの中間部での中心軸に対する光ファイバ先端付近における中心軸の傾きが小さくても、大きな面取り角度（例えば４５度）を得ることができる。ここで面取り角度とは、光ファイバの先端部における軸線の直交面である光ファイバ前端面５７に対して、加工面である斜面５６が成す角度をいう。
【００３０】
また、研磨部材１０の研磨面２４の軌道が、光ファイバＦの中間部の軸線と同軸の公転軸ａｒを持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットした自転軸ａｓを持つ自転成分とを含むので、光ファイバＦの先端の位置が公転軸ａｒの近傍であるにもかかわらず、自転成分によって、光ファイバＦの先端に対する研磨面２４の移動速度を大きくすることができ、加工を高速化できる。また、研磨面２４の摩耗を抑制して研磨部材１０の使用寿命を長くすることができる。また、自転と公転を組み合わせたことにより装置全体を小型に構成できる上、光ファイバＦの湾曲回数は公転数に等しいから、研磨量に比して湾曲回数を抑制でき、光ファイバＦの機械的負荷を抑制することができる。
【００３１】
また、研磨面が凸面である場合、光ファイバの先端を研磨面に押し当てると、研磨面における光ファイバＦの先端の位置が不安定になるおそれがある。これに対し、本実施形態では、研磨面２４を凹面としたので、研磨面２４における光ファイバＦの先端の位置が安定し、これによって精度よく研磨することができる。
【００３２】
また、研磨面２４を、光ファイバＦの中間部から先端部に向かう方向において研磨部材の自転軸ａｓに近づくように傾斜した凹面としたので、研磨部材１０の公転軸ａｒと自転軸ａｓとを平行にすることができ、駆動機構を汎用的な歯車を用いた簡易な構成で実現することができる。
【００３３】
また本実施形態では、カップ状の研磨面２４が、光ファイバＦの中間部の軸線と常に交差するようにしたので、光ファイバＦの軸方向移動のみによって面取り加工を行うことができ、光ファイバを保持するホルダの構造を単純にすることができる。
【００３４】
また、研磨面２４が光ファイバＦの中間部の軸線の直交面に対して傾斜しており、且つ加工時に光ファイバＦが湾曲する程度に光ファイバＦの保持位置と加工位置とが離間しているので、光ファイバＦの可撓性により加工時の過剰な接触圧を抑制でき、高い真円度を得ることができる。
【００３５】
また、回転していない研磨部材に光ファイバを接近させると、光ファイバが研磨面の凹凸に係合して折損するおそれがあるが、本実施形態では回転している研磨部材１０に光ファイバＦを当接させるので折損のおそれを抑制することができる。
【００３６】
また本実施形態では、駆動機構を、太陽歯車１２及び遊星歯車１３を備えた遊星歯車機構とし、研磨部材１０を遊星歯車１３に固定したので、簡易な構成によって研磨部材１０を自転及び公転させることができ、本発明に所期の効果を得ることができる。
【００３７】
また本実施形態では、摺動レール４にスイッチ５０を設け、摺動ホルダ６の前端が予め定められた停止位置の近傍に来るとスイッチ５０がオンされてタイマプログラムが起動するように構成したので、加工作業を円滑に行うことができる。また、モータ１１を定速度に制御すると共に、スイッチ５０がオンされてから所定時間でモータ１１を停止させるようにしたので、電池の磨耗度合いや作業者の習熟度合いにかかわらず、切削量を均質化することができる。
【００３８】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図９及び図１０において、本発明の第２実施形態の加工装置１０１は、平板状の研磨部材１１０を用いる点を特徴とする。研磨部材１１０は駆動円盤１１６によって回転可能に支持されている。駆動円盤１１６の駆動軸１１７は、図示しないモータの出力軸に固定されている。研磨部材１１０の公転軸ａｒ２は、固定ホルダ７によって保持された光ファイバＦの中間部と同軸である。研磨部材１１０の自転軸ａｓ３は、公転軸ａｒ２と非平行であり、且つ公転軸ａｒ２から距離Ｄシフトした別平面にある。光ファイバＦの先端が押し当てられる研磨面１２４は、研磨部材１１０の自転軸ａｓ３に対して直交している。
【００３９】
研磨部材１１０を公転及び自転させるための駆動機構は、各種の構造を採用できるが、例えば図１１に示されるように、インボリュートギヤである太陽歯車１１２及び遊星歯車１１３を用いて構成でき、これによって公転軸ａｒ２と自転軸ａｓ３とを別平面にシフトさせることができる。モータ１１１の出力軸１１４は、駆動円盤１１６の駆動軸１１７に固定されており、駆動軸１１７は、軸受１１８を介して、太陽歯車１１２に回転可能に支持されている。固定支持円盤１２０はケース１０３ａに固定され、太陽歯車１１２は固定支持円盤１２０に固定されている。遊星歯車１１３及び平板状の研磨部材台１１０ａは遊星歯車軸１２１に固定されており、遊星歯車軸１２１は、駆動円盤１１６に固定された軸受１２２によって回転可能に支持されている。遊星歯車軸１２１の軸心である自転軸ａｓ３は、駆動軸１１７の軸心である公転軸ａｒ２と非平行であり、且つ公転軸ａｒ２からオフセットしている。遊星歯車１１３は太陽歯車１１２に常時噛み合っている。
【００４０】
したがって、モータ１１１の出力軸１１４が回転すると、駆動円盤１１６が回転し、遊星歯車１１３が、ケース１０３ａに対して相対的に固定の太陽歯車１１２の周囲を、転がるように回転させられ、これによって、研磨部材１１０が自転軸ａｓ３の周りを自転しながら、公転軸ａｒ２の周りを公転することになる。
【００４１】
研磨部材１１０は、例えば１０００番程度の平板形状の砥石、あるいは布、紙、プラスティック等を下地とした研磨シートからなり、平板状の研磨部材台１１０ａに固定されている。この固定にはネジ留め、嵌合、粘着、接着、面ファスナなど多様な方法を採用できる。研磨部材１１０及び研磨部材台１１０ａのいずれか一方が永久磁石を含むものとし他方が永久磁石又は磁性体を含むものとして、両者を磁力によって吸着させてもよい。研磨部材１１０の研磨面１２４は、平面である。研磨部材１１０がどの位置にあっても、研磨面１２４は、公転軸ａｒ２と斜めに交わっている。なお、摺動ホルダ６、固定ホルダ７、摺動レール４など他の各部の構成は上記第１実施形態と同様である。
【００４２】
以上のとおり構成された第２実施形態の加工装置１０１では、光ファイバＦを保持させた摺動ホルダ６を前進させると、光ファイバＦは、研磨面１２４のうち自転軸ａｓ３から偏心した点に、前端面５７（図８参照）の周縁上の一点で当接した後、研磨面１２４に沿って緩やかに湾曲する。この当接から湾曲の過程において、光ファイバＦの前端面５７が研磨部材１１０に触れることはない。
【００４３】
研磨部材１１０の自転軸ａｓ３は、研磨部材１０の公転によって円軌道で移動する。これに伴って、光ファイバＦの先端は、図１０における実線の姿勢と、二点鎖線ｃの姿勢との間でほぼ円錐形の軌跡を描きながら、研磨部材１１０の公転と同じ角速度で繰返し変位させられる。その間、研磨部材１１０は自転軸ａｓ３を中心に継続して自転する。研磨部材１１０のこのような公転と自転とによって、光ファイバＦの先端は、図８に示されるように面取りされ、概ね円錐面である斜面５６が形成されることになる。
【００４４】
モータ１１１の停止後、ユーザが摺動ホルダ６を摺動レール４上で後退方向に摺動させると、光ファイバＦの先端は、図１０における実線及び二点鎖線ｃのような湾曲した姿勢から、直線状の姿勢に復帰した後、研磨部材１１０を離れて軸方向に後退することになる。この後退の過程において、光ファイバＦの前端面５７が研磨部材１１０に触れることはない。
【００４５】
以上のとおり、第２実施形態では、研磨部材１１０の研磨面１２４が、光ファイバＦの中間部の軸線と交差しており、且つ光ファイバＦの中間部の軸線の直交面に対して傾斜しているので、光ファイバＦを研磨面１２４に接近させる際に、光ファイバＦの先端が研磨面１２４に斜めに接触し、また離間の際にも光ファイバＦの先端が研磨面１２４に対し斜めの姿勢を保ったまま離間する。したがって、ホルダの構造を複雑化することなく、光ファイバＦの前端面５７の損傷を抑制できる。また、研磨部材１１０が移動する軌道が、光ファイバＦの中間部の軸線と同軸の公転軸ａｒ２を持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットした自転軸ａｓ３を持つ自転成分とを含むので、光ファイバＦの先端の位置が公転軸ａｒ２の近傍であるにもかかわらず、自転成分によって大きな研磨量を得ることができる。
【００４６】
また、研磨面１２４を平面としたので、研磨部材をきわめて低コストで提供することができる。また、研磨面１２４の磨耗に伴って、研磨部材台１１０ａにおける研磨部材１１０の位置をシフトさせることで、１枚の研磨部材１１０が多くの本数を加工出来るため消耗品コストを低下させることができ、且つコアに対する対称性、真円度の良い面取り形状を形成することができる。
【００４７】
また、第２実施形態では光ファイバＦが湾曲することにより、すなわち、光ファイバＦの中間部の軸線に対する光ファイバＦの先端における中心軸が傾くことにより、面取り角度は、公転軸ａｒ２に対する自転軸ａｓ３の傾きより大きくなる。公転軸ａｒ２に対する自転軸ａｓ３の傾きを１０度程度に小さくしても、摺動ホルダ６の前端から突出した光ファイバＦの長さや、摺動ホルダ６と研磨面２４との距離を調整することにより、４５度程度の面取り角度を得ることができる。すなわち、研磨時に光ファイバＦを湾曲させることによって、公転軸ａｒ２に対する自転軸ａｓ３の傾きを小さくできるので、モータ１１の回転出力を研磨部材１１０の自転の運動エネルギに伝達する効率を向上でき、加工装置１０１の消費電力を抑制することができる。
【００４８】
また第２実施形態では、駆動機構を、太陽歯車１１２及び遊星歯車１１３を備えた遊星歯車機構を含むものとし、研磨部材１１０を遊星歯車１１３に固定したので、簡易な構成によって研磨部材１１０を自転及び公転させることができ、本発明に所期の効果を得ることができる。また、太陽歯車１１２及び遊星歯車１１３をインボリュートギヤとしたので、簡易な構成によって公転軸ａｒ２と自転軸ａｓ３とを別平面にシフトさせることができる。なお、図１２に示される変形例のように、遊星歯車２１３と研磨部材１１０との間に傘歯車２１４，２１５及び斜行軸２１６を用いれば、太陽歯車２１２と遊星歯車２１３とに平歯車を用いることができ、インボリュート歯車の使用を避けることができる。なお、この場合には研磨部材１１０の回転方向が第２実施形態とは逆になるため、研磨部材１１０の自転軸のシフトＤの方向は図９とは逆にする必要がある。
【００４９】
なお、上記各実施形態では遊星歯車を外歯歯車としたが、内歯歯車でもよい。また駆動部材を公転及び自転させるための機構は、遊星歯車機構に限らず、公転及び自転を独立に行うものなど、他の各種のものを使用できる。また本発明において光ファイバを保持するホルダは上記各実施形態のものに限らず、他の各種のものを使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施形態の加工装置を示す正面図である。
【図２】第１実施形態の加工装置を示す平面図である。
【図３】第１実施形態の加工装置を示す右側面図である。
【図４】駆動部の構造の詳細を示す断面図である。
【図５】摺動ホルダを示す左側面図である。
【図６】固定ホルダを示す左側面図である。
【図７】第１実施形態による加工原理を示す正面図である。
【図８】面取り加工後の光ファイバの先端を示す斜視図である。
【図９】第２実施形態の加工装置の要部を示す平面図である。
【図１０】第２実施形態の加工装置の要部を示す正面図である。
【図１１】第２実施形態の駆動部を示す概念図である。
【図１２】第２実施形態の変形例の駆動部を示す概念図である。
【図１３】従来の加工装置による加工原理を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５１】
１，１０１ 加工装置
３ 駆動部
４ 摺動レール
６ 摺動ホルダ
７ 固定ホルダ
１０，１１０ 研磨部材
１１，１１１ モータ
１２，１１２，２１２ 太陽歯車
１３，１１３，２１３ 遊星歯車
１６，１１６，２１６ 駆動円盤
１７，１１７ 駆動軸
２４，１２４ 研磨面
５０ スイッチ
５７ 前端面
Ｆ，３０１ 光ファイバ
ａｒ，ａｒ２ 公転軸
ａｓ，ａｓ１，ａｓ２，ａｓ３ 自転軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの先端の外周部を研磨部材で研磨して円錐状に面取りする装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信のブロードバンド化に対応して、光ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）など光通信網の構築が急速にすすめられている。このような光通信網の実現には小形、高密度で高信頼度な光コネクタが不可欠である。このような要求を満たす光コネクタとしてＦＰＣ（Ｆｉｂｅｒ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ）形光ファイバコネクタが発明されている。このＦＰＣ形光ファイバコネクタでは、接続する２本の光ファイバの先端を対向させ、光ファイバ外径よりごくわずかに大きい内径を持った接続孔の両端から挿入し、その２本の光ファイバの先端を突き当てる。この突き当て力には光ファイバを撓ませて得られる座屈力を利用する。すると両者の光ファイバの光軸は一致し、突き当て力によって光ファイバ同士はＰＣ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ）接続する。
【０００３】
光ファイバ外径よりごくわずかに大きい内径を持った接続孔への挿入を容易にし、また突き当て面積を小さくして接触圧を大きくしよりＰＣ接続を確実できるように、光ファイバの先端の外周部を円錐状に面取りする方法（テーパ加工方法）が用いられている（特許文献１）。
【０００４】
その加工原理を図面に従って説明すると、図１３において、３０１は光ファイバ、３０１ａは光ファイバ３０１の先端、３０３は光ファイバのホルダ、３０２は研磨面、３０４は光ファイバ先端３０１ａの運動軌跡を示したものである。まず光ファイバ３０１を、研磨面３０２に対して垂直になるようにホルダ３０３に保持させる。ホルダ３０３の端面から光ファイバ先端３０１ａまでの光ファイバの長さをＬ、ホルダ３０３の端面から研磨面３０２までの垂直距離をｄとすると、Ｌよりもｄが小さくなるようにホルダ３０３を研磨面３０２に近づける。すると光ファイバ３０１のホルダ３０３から下に突き出た部分Ｌは湾曲する。このときの光ファイバ先端３０１ａと研磨面３０２の接触角をθとする。
【０００５】
この状態で、ｄを一定に保ちながら、かつホルダ３０３の方向を一定に保ちながら（たとえばホルダ３０３の辺Ａ−Ａ’をＸ軸に対して常に平行に保ちながら）ホルダ３０３を遊星歯車などで円軌道に沿って移動させる。すると光ファイバ先端３０１ａも円形の運動軌跡３０４を描いて運動する。
【０００６】
光ファイバ先端３０１ａが運動軌跡３０４に沿って一周すると、光ファイバ先端３０１ａの研磨面３０２との接触点も光ファイバ３０１の先端の円周方向に一周し、テーパ角度θをもった微少な円錐面が形成される。同様にして、必要回数だけ繰り返しホルダ３０３を円軌道に沿って移動させると、光ファイバ先端３０１ａにはテーパ角度θをもった所望の円錐面、すなわち面取り形状が形成される。ホルダ３０３を公転させる代わりに、ホルダ３０３を固定し、研磨面３０２を公転させて、面取り形状を形成する場合もある。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１２３３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の方法では、光ファイバ３０１のホルダ３０３から下に突き出た部分を湾曲させるために、下に突き出た部分の光ファイバ３０１の長さＬよりも、ホルダ３０３の端面から研磨面３０２までの垂直距離ｄが小さくなるようにホルダ３０３を研磨面３０２に近づける必要がある。しかしながら、光ファイバ３０１を研磨面３０２と垂直になるようにホルダ３０３に保持しているため、ホルダ３０３と研磨面３０２との接近及び離間の過程のいずれかの時点で、光ファイバ３０１の前端面が、研磨面３０２に突き当てられ或いは滑り接触することになり、光ファイバの前端面を損傷し易いという問題点があった。また、これを避ける目的で、ホルダ３０３と研磨面３０２との接近及び離間を、光ファイバＦの軸線を研磨面３０２の垂線に対して傾斜させて行い、かつ研磨を光ファイバ３０１を研磨面３０２と垂直になるようにして行うことは、ホルダ３０３の構造の複雑化を招く。
【０００９】
そこで本発明の目的は、ホルダの構造を複雑化することなく、面取り加工の過程における光ファイバの前端面の損傷を抑制できる加工装置及び加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の本発明は、単心光ファイバの先端を研磨する研磨部材と、当該研磨部材の研磨面を所定の軌道で移動させる駆動機構とを備え、前記単心光ファイバの先端のクラッド外周を円錐面状に加工する光ファイバ先端加工装置であって、前記所定の軌道は、前記単心光ファイバの保持部分である中間部の軸線と同軸の公転軸を持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットした自転軸を持つ自転成分とを含み、前記研磨面は、前記中間部の軸線と交差し、且つ前記中間部の軸線の直交面に対して傾斜していることを特徴とする光ファイバ先端加工装置である。
【００１１】
本発明では、研磨部材の研磨面が、単心光ファイバの前記中間部の軸線と交差しており、且つ中間部の軸線の直交面に対して傾斜しているので、光ファイバを研磨面に接近させる際に、光ファイバの先端が研磨面に斜めに接触し、また離間の際にも光ファイバの先端が研磨面に対し斜めの姿勢を保ったまま離間する。したがって、ホルダの構造を複雑化することなく、光ファイバの前端面の損傷を抑制できる。また、研磨面の軌道が、光ファイバの中間部の軸線と同軸の公転軸を持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットした自転軸を持つ自転成分とを含むので、光ファイバの先端の位置が公転軸の近傍であるにもかかわらず、自転成分によって、光ファイバの先端に対する研磨面の移動速度を大きくすることができ、加工を高速化できる。あるいは、研磨面の摩耗を抑制して研磨部材の使用寿命を長くすることができる。
【００１２】
研磨部材の研磨面は、凹面又は平面とするのが好適である。研磨面が凸面である場合、光ファイバの先端を研磨面に押し当てると、研磨面における光ファイバの先端の位置が不安定になるおそれがある。これに対し、研磨面を凹面又は平面とすることにより、研磨面における光ファイバの先端の位置が安定し、これによって精度よく研磨することができる。
【００１３】
駆動機構は、太陽歯車及び遊星歯車を備えた遊星歯車機構であり、研磨部材は前記遊星歯車に固定されているのが好適である。この場合には、簡易な構成によって本発明に所期の効果を得ることができる。
【００１４】
本発明の別の一態様は、単心光ファイバの中間部を保持してその先端を、所定の軌道で移動する研磨部材の研磨面に押し当てることで前記単心光ファイバの先端のクラッド外周を円錐面状に加工する光ファイバ先端研磨方法であって、前記所定の軌道は、前記中間部の軸線と同軸の公転軸を持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットされた自転軸を持つ自転成分とを含み、前記研磨面は、前記中間部の軸線と交差し、且つ前記中間部の軸線の直交面に対して傾斜していることを特徴とする光ファイバ先端研磨方法である。この態様によれば、上記第１の本発明と同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の第１の実施形態について以下に説明する。図１ないし図３において、本発明の第１実施形態の加工装置１は、概ね直方体の基台２と、基台２の上面に固定された駆動部３及び摺動レール４と、基台２の下面に固定された電池ボックス５とを備えている。摺動レール４は、摺動ホルダ６を摺動可能に保持する。摺動レール４には固定ホルダ７及びストッパ８が固定されている。
【００１６】
駆動部３は、研磨部材１０を公転及び自転させる。図４に示されるように、駆動部３は、モータ１１、太陽歯車１２及び遊星歯車１３を有する。モータ１１は直流モータである。モータ１１の出力軸１４は、ブッシュ１５によって駆動円盤１６の駆動軸１７に固定されており、駆動軸１７は、軸受１８，１９を介して、固定支持円盤２０及び太陽歯車１２に回転可能に支持されている。固定支持円盤２０はケース３ａに固定され、太陽歯車１２は固定支持円盤２０に固定されている。遊星歯車１３及び研磨部材１０は遊星歯車軸２１に固定されており、遊星歯車軸２１は、駆動円盤１６に固定された軸受２２、及び回転支持円盤２３によって回転可能に支持されている。駆動円盤１６には更にカウンタウェイト２５が固定されている。遊星歯車軸２１の軸心である自転軸ａｓは、駆動軸１７の軸心である公転軸ａｒと平行であり、且つ公転軸ａｒからオフセットしている。遊星歯車１３は太陽歯車１２に常時噛み合っている。
【００１７】
したがって、モータ１１の出力軸１４が回転すると、駆動円盤１６が回転し、遊星歯車１３が、ケース３ａに対して相対的に固定である太陽歯車１２の周囲を、転がるように回転させられ、これによって、研磨部材１０が自転軸ａｓの周りを自転しながら、公転軸ａｒの周りを公転することになる。公転軸ａｒと自転軸ａｓは、常に互いに平行である。
【００１８】
研磨部材１０は、例えば１０００番程度の砥石からなり、自転軸ａｓに関して軸対称（回転対称）のカップ状である。研磨部材１０の研磨面２４は、光ファイバＦの中間部から先端部に向かう方向において自転軸ａｓに近づくように傾斜した凹状の円錐面である。研磨面２４の研磨点及び外周の半径は、遊星歯車１３の半径よりも大きく、これによって大きな摺動速度を得ることができるため、大きな研磨量を得ることができる。研磨部材１０がどの位置にあっても、研磨面２４は、公転軸ａｒと斜めに交わっている。
【００１９】
図２において、摺動ホルダ６は、樹脂製の本体部３１と、この本体部３１に片持ち状に軸止された２個の蓋体３２，３３とを有する。図５に示されるように、蓋体３２，３３は軸３４を中心に上向きに旋回可能であり、概ね水平の閉位置（実線）と、１００°程度開いた開位置（二点鎖線）をとりうる。本体部３１の上面には、その長手方向の全長に延在するＶ溝３５が形成されている。摺動ホルダ６の蓋体３２，３３を閉じると、蓋体３２,３３は本体部３１に固定された永久磁石３６によって吸着され、光ファイバＦは蓋体３２，３３とＶ溝３５との間で保持される。なお、光ファイバＦの前端面５７（図８参照）を劈開する作業を好適に行うため、蓋体３３とＶ溝３５との間では光ファイバＦは軸方向に相対的に移動しないように拘束される一方、蓋体３２とＶ溝３５との間では、摺動ホルダ６に対する軸方向の移動が許容されている。
【００２０】
図２において、固定ホルダ７は、金属製の本体部４１と、この本体部４１に片持ち状に軸止された蓋体４２とを有する。図６に示されるように、蓋体４２は軸４４を中心に上向きに旋回可能であり、概ね水平の閉位置（実線）と、１００°程度開いた開位置（二点鎖線）をとりうる。本体部４１の上面には、２個のＶブロック４５が配置されている。固定ホルダ７の蓋体４２を閉じると、蓋体４２は本体部４１に固定された永久磁石４６によって吸着され、光ファイバＦは蓋体４２とＶブロック４５との間で、軸方向に相対的に移動できるように保持される。このようにして光ファイバＦが挟持されたとき、光ファイバＦの中間部（固定ホルダ７に保持された部分）の軸線は、公転軸ａｒと一致する。
【００２１】
図２において、ストッパ８は可動部８ａ，基部８ｂを有する。可動部８ａは、軸８ｃ（図３）を中心として上向きに旋回可能であり、これによって、摺動ホルダ６による光ファイバＦの保持長さ（つまり、摺動ホルダ６の前端から突出した光ファイバＦの長さ）を、光ファイバＦが固定されるコネクタその他の光部品の種類に応じて変更することができる。
【００２２】
図１及び図２に示されるように、摺動レール４にはスイッチ５０のノブ５１が設けられ、摺動ホルダ６の前端が予め定められた停止位置の近傍に来ると、ノブ５１が押されてスリット５２（図２参照）中を移動し、スイッチ５０がオンされる。
【００２３】
スイッチ５０は、基台２内又は電池ボックス５内に収容された不図示の制御回路に接続されている。制御回路はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェイスを含んで構成された周知のワンチップマイクロコンピュータである。制御回路は２本の単三乾電池５５によって給電され、モータ１１にパルス信号を出力して回転させる。また制御回路はモータ１１からの逆起電力に基づいて、モータ１１に対するパルス幅すなわちデューティ比を変更し、回転速度を例えば１３００ｒｐｍなどの定速度に制御する（ＰＷＭ制御）。なお制御回路には更に、不図示の主電源スイッチが接続されており、且つ制御回路には、主電源スイッチがオンされるとモータ１１が回転を開始し、スイッチ５０がオンされてから所定の時間（例えば５秒間）が経過するとモータ１１が停止するようなタイマプログラムが格納されている。なお、光ファイバＦの少なくとも先端部の近傍は、被覆が除去されている。光ファイバＦの前端面は、光ファイバＦの長手方向中心軸に対してほぼ直交する面に加工されている。
【００２４】
以上のとおり構成された第１実施形態の加工装置１を用いた面取り加工の手順について説明する。先ずユーザは、摺動ホルダ６に、光ファイバＦをその先端が所定の長さ突出するようにセットする。次に、ユーザは光ファイバＦを保持させた摺動ホルダ６を、摺動レール４にセットすると共に、光ファイバＦの先端側の部分を固定ホルダ７にセットする。そして、ユーザが主電源スイッチをオンしてモータ１１を始動させると、モータ１１の回転が開始され、これによって研磨部材１０が自転及び公転させられる。
【００２５】
次に、ユーザは摺動ホルダ６を摺動レール４上で前進方向に摺動させ、これによって光ファイバＦの先端を、固定ホルダ７から、研磨部材１０に向けて軸方向に進出させる。摺動ホルダ６の前端面がスイッチ５０をオンすることによって、上記タイマプログラムが起動される。続いて摺動ホルダ６を、その前端面がストッパ８又は固定ホルダ７に当接するまで移動させると、光ファイバＦは、図７に実線で示されるように、研磨面２４に前端面の周縁上の一点で当接した後、研磨面２４に沿って緩やかに湾曲する。この当接から湾曲の過程において、光ファイバＦの前端面５７（図８参照）が研磨部材１０に触れることはない。
【００２６】
研磨部材１０の自転軸ａｓは、研磨部材１０の公転によって、図７における一点鎖線ａｓ１の位置から一点鎖線ａｓ２の位置までにわたって円軌道で移動する。これに伴って、光ファイバＦの先端は、図７における二点鎖線ａの姿勢と二点鎖線ｂの姿勢との間で、ほぼ円錐形の軌跡を描きながら、研磨部材１０の公転と同じ角速度で繰返し変位させられる。その間、研磨部材１０は自転軸ａｓを中心に継続して自転する。研磨部材１０のこのような公転と自転とによって、光ファイバＦの先端は、図８に示されるようにクラッド外周が面取りされ、概ね円錐面である斜面５６が形成されることになる。
【００２７】
スイッチ５０がオンされてから所定の時間（例えば５秒間）が経過すると、制御回路の制御によってモータ１１が停止する。ユーザは摺動ホルダ６を摺動レール４上で後退方向に摺動させる。これによって光ファイバＦの先端は、図７における二点鎖線ａ，ｂのような湾曲した姿勢から、実線のような直線状の姿勢に復帰した後、研磨部材１０を離れて軸方向に後退することになる。この後退の過程において、光ファイバＦの前端面５７（図８参照）が研磨部材１０に触れることはない。
【００２８】
以上のとおり、第１実施形態では、研磨部材１０の研磨面２４が、光ファイバＦの中間部の軸線と交差しており、且つ光ファイバＦの中間部の軸線の直交面に対して傾斜しているので、光ファイバＦを研磨面２４に接近させる際に、光ファイバＦの先端が研磨面２４に斜めに接触し、また離間の際にも光ファイバＦの先端が研磨面２４に対し斜めの姿勢を保ったまま離間する。したがって、ホルダの構造を複雑化することなく、光ファイバＦの前端面５７の損傷を抑制できる。
【００２９】
また、研磨面２４が光ファイバＦの中間部の軸線の直交面に対して傾斜しているので、光ファイバＦを余り撓ませなくても、換言すれば、光ファイバＦの中間部での中心軸に対する光ファイバ先端付近における中心軸の傾きが小さくても、大きな面取り角度（例えば４５度）を得ることができる。ここで面取り角度とは、光ファイバの先端部における軸線の直交面である光ファイバ前端面５７に対して、加工面である斜面５６が成す角度をいう。
【００３０】
また、研磨部材１０の研磨面２４の軌道が、光ファイバＦの中間部の軸線と同軸の公転軸ａｒを持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットした自転軸ａｓを持つ自転成分とを含むので、光ファイバＦの先端の位置が公転軸ａｒの近傍であるにもかかわらず、自転成分によって、光ファイバＦの先端に対する研磨面２４の移動速度を大きくすることができ、加工を高速化できる。また、研磨面２４の摩耗を抑制して研磨部材１０の使用寿命を長くすることができる。また、自転と公転を組み合わせたことにより装置全体を小型に構成できる上、光ファイバＦの湾曲回数は公転数に等しいから、研磨量に比して湾曲回数を抑制でき、光ファイバＦの機械的負荷を抑制することができる。
【００３１】
また、研磨面が凸面である場合、光ファイバの先端を研磨面に押し当てると、研磨面における光ファイバＦの先端の位置が不安定になるおそれがある。これに対し、本実施形態では、研磨面２４を凹面としたので、研磨面２４における光ファイバＦの先端の位置が安定し、これによって精度よく研磨することができる。
【００３２】
また、研磨面２４を、光ファイバＦの中間部から先端部に向かう方向において研磨部材の自転軸ａｓに近づくように傾斜した凹面としたので、研磨部材１０の公転軸ａｒと自転軸ａｓとを平行にすることができ、駆動機構を汎用的な歯車を用いた簡易な構成で実現することができる。
【００３３】
また本実施形態では、カップ状の研磨面２４が、光ファイバＦの中間部の軸線と常に交差するようにしたので、光ファイバＦの軸方向移動のみによって面取り加工を行うことができ、光ファイバを保持するホルダの構造を単純にすることができる。
【００３４】
また、研磨面２４が光ファイバＦの中間部の軸線の直交面に対して傾斜しており、且つ加工時に光ファイバＦが湾曲する程度に光ファイバＦの保持位置と加工位置とが離間しているので、光ファイバＦの可撓性により加工時の過剰な接触圧を抑制でき、高い真円度を得ることができる。
【００３５】
また、回転していない研磨部材に光ファイバを接近させると、光ファイバが研磨面の凹凸に係合して折損するおそれがあるが、本実施形態では回転している研磨部材１０に光ファイバＦを当接させるので折損のおそれを抑制することができる。
【００３６】
また本実施形態では、駆動機構を、太陽歯車１２及び遊星歯車１３を備えた遊星歯車機構とし、研磨部材１０を遊星歯車１３に固定したので、簡易な構成によって研磨部材１０を自転及び公転させることができ、本発明に所期の効果を得ることができる。
【００３７】
また本実施形態では、摺動レール４にスイッチ５０を設け、摺動ホルダ６の前端が予め定められた停止位置の近傍に来るとスイッチ５０がオンされてタイマプログラムが起動するように構成したので、加工作業を円滑に行うことができる。また、モータ１１を定速度に制御すると共に、スイッチ５０がオンされてから所定時間でモータ１１を停止させるようにしたので、電池の磨耗度合いや作業者の習熟度合いにかかわらず、切削量を均質化することができる。
【００３８】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図９及び図１０において、本発明の第２実施形態の加工装置１０１は、平板状の研磨部材１１０を用いる点を特徴とする。研磨部材１１０は駆動円盤１１６によって回転可能に支持されている。駆動円盤１１６の駆動軸１１７は、図示しないモータの出力軸に固定されている。研磨部材１１０の公転軸ａｒ２は、固定ホルダ７によって保持された光ファイバＦの中間部と同軸である。研磨部材１１０の自転軸ａｓ３は、公転軸ａｒ２と非平行であり、且つ公転軸ａｒ２から距離Ｄシフトした別平面にある。光ファイバＦの先端が押し当てられる研磨面１２４は、研磨部材１１０の自転軸ａｓ３に対して直交している。
【００３９】
研磨部材１１０を公転及び自転させるための駆動機構は、各種の構造を採用できるが、例えば図１１に示されるように、インボリュートギヤである太陽歯車１１２及び遊星歯車１１３を用いて構成でき、これによって公転軸ａｒ２と自転軸ａｓ３とを別平面にシフトさせることができる。モータ１１１の出力軸１１４は、駆動円盤１１６の駆動軸１１７に固定されており、駆動軸１１７は、軸受１１８を介して、太陽歯車１１２に回転可能に支持されている。固定支持円盤１２０はケース１０３ａに固定され、太陽歯車１１２は固定支持円盤１２０に固定されている。遊星歯車１１３及び平板状の研磨部材台１１０ａは遊星歯車軸１２１に固定されており、遊星歯車軸１２１は、駆動円盤１１６に固定された軸受１２２によって回転可能に支持されている。遊星歯車軸１２１の軸心である自転軸ａｓ３は、駆動軸１１７の軸心である公転軸ａｒ２と非平行であり、且つ公転軸ａｒ２からオフセットしている。遊星歯車１１３は太陽歯車１１２に常時噛み合っている。
【００４０】
したがって、モータ１１１の出力軸１１４が回転すると、駆動円盤１１６が回転し、遊星歯車１１３が、ケース１０３ａに対して相対的に固定の太陽歯車１１２の周囲を、転がるように回転させられ、これによって、研磨部材１１０が自転軸ａｓ３の周りを自転しながら、公転軸ａｒ２の周りを公転することになる。
【００４１】
研磨部材１１０は、例えば１０００番程度の平板形状の砥石、あるいは布、紙、プラスティック等を下地とした研磨シートからなり、平板状の研磨部材台１１０ａに固定されている。この固定にはネジ留め、嵌合、粘着、接着、面ファスナなど多様な方法を採用できる。研磨部材１１０及び研磨部材台１１０ａのいずれか一方が永久磁石を含むものとし他方が永久磁石又は磁性体を含むものとして、両者を磁力によって吸着させてもよい。研磨部材１１０の研磨面１２４は、平面である。研磨部材１１０がどの位置にあっても、研磨面１２４は、公転軸ａｒ２と斜めに交わっている。なお、摺動ホルダ６、固定ホルダ７、摺動レール４など他の各部の構成は上記第１実施形態と同様である。
【００４２】
以上のとおり構成された第２実施形態の加工装置１０１では、光ファイバＦを保持させた摺動ホルダ６を前進させると、光ファイバＦは、研磨面１２４のうち自転軸ａｓ３から偏心した点に、前端面５７（図８参照）の周縁上の一点で当接した後、研磨面１２４に沿って緩やかに湾曲する。この当接から湾曲の過程において、光ファイバＦの前端面５７が研磨部材１１０に触れることはない。
【００４３】
研磨部材１１０の自転軸ａｓ３は、研磨部材１０の公転によって円軌道で移動する。これに伴って、光ファイバＦの先端は、図１０における実線の姿勢と、二点鎖線ｃの姿勢との間でほぼ円錐形の軌跡を描きながら、研磨部材１１０の公転と同じ角速度で繰返し変位させられる。その間、研磨部材１１０は自転軸ａｓ３を中心に継続して自転する。研磨部材１１０のこのような公転と自転とによって、光ファイバＦの先端は、図８に示されるように面取りされ、概ね円錐面である斜面５６が形成されることになる。
【００４４】
モータ１１１の停止後、ユーザが摺動ホルダ６を摺動レール４上で後退方向に摺動させると、光ファイバＦの先端は、図１０における実線及び二点鎖線ｃのような湾曲した姿勢から、直線状の姿勢に復帰した後、研磨部材１１０を離れて軸方向に後退することになる。この後退の過程において、光ファイバＦの前端面５７が研磨部材１１０に触れることはない。
【００４５】
以上のとおり、第２実施形態では、研磨部材１１０の研磨面１２４が、光ファイバＦの中間部の軸線と交差しており、且つ光ファイバＦの中間部の軸線の直交面に対して傾斜しているので、光ファイバＦを研磨面１２４に接近させる際に、光ファイバＦの先端が研磨面１２４に斜めに接触し、また離間の際にも光ファイバＦの先端が研磨面１２４に対し斜めの姿勢を保ったまま離間する。したがって、ホルダの構造を複雑化することなく、光ファイバＦの前端面５７の損傷を抑制できる。また、研磨部材１１０が移動する軌道が、光ファイバＦの中間部の軸線と同軸の公転軸ａｒ２を持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットした自転軸ａｓ３を持つ自転成分とを含むので、光ファイバＦの先端の位置が公転軸ａｒ２の近傍であるにもかかわらず、自転成分によって大きな研磨量を得ることができる。
【００４６】
また、研磨面１２４を平面としたので、研磨部材をきわめて低コストで提供することができる。また、研磨面１２４の磨耗に伴って、研磨部材台１１０ａにおける研磨部材１１０の位置をシフトさせることで、１枚の研磨部材１１０が多くの本数を加工出来るため消耗品コストを低下させることができ、且つコアに対する対称性、真円度の良い面取り形状を形成することができる。
【００４７】
また、第２実施形態では光ファイバＦが湾曲することにより、すなわち、光ファイバＦの中間部の軸線に対する光ファイバＦの先端における中心軸が傾くことにより、面取り角度は、公転軸ａｒ２に対する自転軸ａｓ３の傾きより大きくなる。公転軸ａｒ２に対する自転軸ａｓ３の傾きを１０度程度に小さくしても、摺動ホルダ６の前端から突出した光ファイバＦの長さや、摺動ホルダ６と研磨面２４との距離を調整することにより、４５度程度の面取り角度を得ることができる。すなわち、研磨時に光ファイバＦを湾曲させることによって、公転軸ａｒ２に対する自転軸ａｓ３の傾きを小さくできるので、モータ１１の回転出力を研磨部材１１０の自転の運動エネルギに伝達する効率を向上でき、加工装置１０１の消費電力を抑制することができる。
【００４８】
また第２実施形態では、駆動機構を、太陽歯車１１２及び遊星歯車１１３を備えた遊星歯車機構を含むものとし、研磨部材１１０を遊星歯車１１３に固定したので、簡易な構成によって研磨部材１１０を自転及び公転させることができ、本発明に所期の効果を得ることができる。また、太陽歯車１１２及び遊星歯車１１３をインボリュートギヤとしたので、簡易な構成によって公転軸ａｒ２と自転軸ａｓ３とを別平面にシフトさせることができる。なお、図１２に示される変形例のように、遊星歯車２１３と研磨部材１１０との間に傘歯車２１４，２１５及び斜行軸２１６を用いれば、太陽歯車２１２と遊星歯車２１３とに平歯車を用いることができ、インボリュート歯車の使用を避けることができる。なお、この場合には研磨部材１１０の回転方向が第２実施形態とは逆になるため、研磨部材１１０の自転軸のシフトＤの方向は図９とは逆にする必要がある。
【００４９】
なお、上記各実施形態では遊星歯車を外歯歯車としたが、内歯歯車でもよい。また駆動部材を公転及び自転させるための機構は、遊星歯車機構に限らず、公転及び自転を独立に行うものなど、他の各種のものを使用できる。また本発明において光ファイバを保持するホルダは上記各実施形態のものに限らず、他の各種のものを使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施形態の加工装置を示す正面図である。
【図２】第１実施形態の加工装置を示す平面図である。
【図３】第１実施形態の加工装置を示す右側面図である。
【図４】駆動部の構造の詳細を示す断面図である。
【図５】摺動ホルダを示す左側面図である。
【図６】固定ホルダを示す左側面図である。
【図７】第１実施形態による加工原理を示す正面図である。
【図８】面取り加工後の光ファイバの先端を示す斜視図である。
【図９】第２実施形態の加工装置の要部を示す平面図である。
【図１０】第２実施形態の加工装置の要部を示す正面図である。
【図１１】第２実施形態の駆動部を示す概念図である。
【図１２】第２実施形態の変形例の駆動部を示す概念図である。
【図１３】従来の加工装置による加工原理を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５１】
１，１０１ 加工装置
３ 駆動部
４ 摺動レール
６ 摺動ホルダ
７ 固定ホルダ
１０，１１０ 研磨部材
１１，１１１ モータ
１２，１１２，２１２ 太陽歯車
１３，１１３，２１３ 遊星歯車
１６，１１６，２１６ 駆動円盤
１７，１１７ 駆動軸
２４，１２４ 研磨面
５０ スイッチ
５７ 前端面
Ｆ，３０１ 光ファイバ
ａｒ，ａｒ２ 公転軸
ａｓ，ａｓ１，ａｓ２，ａｓ３ 自転軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単心光ファイバの先端を研磨する研磨部材と、当該研磨部材の研磨面を所定の軌道で移動させる駆動機構とを備え、前記単心光ファイバの先端のクラッド外周を円錐面状に加工する光ファイバ先端加工装置であって、
前記所定の軌道は、前記単心光ファイバの保持部分である中間部の軸線と同軸の公転軸を持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットした自転軸を持つ自転成分とを含み、
前記研磨面は、前記中間部の軸線と交差し、且つ前記中間部の軸線の直交面に対して傾斜していることを特徴とする光ファイバ先端加工装置。
【請求項２】
前記研磨面は、前記単心光ファイバの中間部から先端部に向かう方向において前記自転軸に近づくように傾斜した凹面であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項３】
前記研磨面は、平面であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項４】
前記駆動機構は、太陽歯車及び遊星歯車を備えた遊星歯車機構であり、前記研磨部材は前記遊星歯車に固定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項５】
単心光ファイバの中間部を保持してその先端を、所定の軌道で移動する研磨部材の研磨面に押し当てることで前記単心光ファイバの先端のクラッド外周を円錐面状に加工する光ファイバ先端研磨方法であって、
前記所定の軌道は、前記中間部の軸線と同軸の公転軸を持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットされた自転軸を持つ自転成分とを含み、
前記研磨面は、前記中間部の軸線と交差し、且つ前記中間部の軸線の直交面に対して傾斜していることを特徴とする光ファイバ先端研磨方法。
【請求項１】
単心光ファイバの先端を研磨する研磨部材と、当該研磨部材の研磨面を所定の軌道で移動させる駆動機構とを備え、前記単心光ファイバの先端のクラッド外周を円錐面状に加工する光ファイバ先端加工装置であって、
前記所定の軌道は、前記単心光ファイバの保持部分である中間部の軸線と同軸の公転軸を持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットした自転軸を持つ自転成分とを含み、
前記研磨面は、前記中間部の軸線と交差し、且つ前記中間部の軸線の直交面に対して傾斜していることを特徴とする光ファイバ先端加工装置。
【請求項２】
前記研磨面は、前記単心光ファイバの中間部から先端部に向かう方向において前記自転軸に近づくように傾斜した凹面であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項３】
前記研磨面は、平面であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項４】
前記駆動機構は、太陽歯車及び遊星歯車を備えた遊星歯車機構であり、前記研磨部材は前記遊星歯車に固定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項５】
単心光ファイバの中間部を保持してその先端を、所定の軌道で移動する研磨部材の研磨面に押し当てることで前記単心光ファイバの先端のクラッド外周を円錐面状に加工する光ファイバ先端研磨方法であって、
前記所定の軌道は、前記中間部の軸線と同軸の公転軸を持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットされた自転軸を持つ自転成分とを含み、
前記研磨面は、前記中間部の軸線と交差し、且つ前記中間部の軸線の直交面に対して傾斜していることを特徴とする光ファイバ先端研磨方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−２１０８３０（Ｐ２００９−２１０８３０Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５３９４０（Ｐ２００８−５３９４０）
【出願日】平成２０年３月４日（２００８．３．４）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【出願人】（０００１０２７３９）エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社 (265)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月４日（２００８．３．４）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【出願人】（０００１０２７３９）エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社 (265)
【Ｆターム（参考）】
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