(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を固定するクランプ部と当接する当接面と該当接面の反対側に凸状の半球面を備えた凸球ブロックと、該凸球ブロックの前記半球面を受けて該凸球ブロックを回転自在に保持する凹状部を備えたベースブロックとで構成されるユニットを、前記当接面が相対向するように２ユニット配置し、前記凸球ブロックのいずれか一方または両方を両凸球ブロックが互いに近接する方向に付勢する付勢手段を備えたことを特徴とする面合わせ装置。
【請求項２】
前記付勢手段は、前記クランプ部と前記凸球ブロックとの間に介装された可動プレートと、該可動プレートの一部を対向する前記凸球ブロック側に付勢する可動ステージであることを特徴とする請求項１記載の面合わせ装置。
【請求項３】
前記可動プレートに、該可動プレートに加わる荷重を測定する荷重測定手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の面合わせ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面合わせ装置に関し、特に、光部品の接合時の部品間の面及び中心軸の調整等に用いられる面合わせ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光部品の接合時における部品間の面及び中心軸を調整するため、図５に示すような倣い・中心軸調整機構が用いられている。
【０００３】
この機構は、被処理物１２０をクランプするクランプ部１２１が固定された調整ステージユニットが階層的に重ねられ、上下ステージ１２２と、左右ステージ１２３と、前後ステージ１２４とを備える。また、この機構は、上下ステージ１１４と、左右ステージ１１５と、前後ステージ１１６と、前後あおりステージ１１７と、左右あおりステージ１２５と、凸球面を備えた台座１２６上に被処理物１１９をクランプするクランプ部１１８とを備える。
【０００４】
そして、上記構成により、被処理物１１９をクランプ部１１８にセットし、被処理物１２０をクランプ部１２１にセットする。ここで、被処理物１１９と被処理物１２０の中心軸は、各ステージを調整して外観形状を確認したり、特性を確認することにより一致しているものとする。
【０００５】
次に、被処理物１２０を上下ステージ１２２にて下降させ、被処理物１１９と面の接触を確認する。次に、面合せの調整を行う。面接触を確認し、一度被処理物１２０と被処理物１１９の接触面を離し、左右あおりステージ１２５と、前後あおりステージ１１７とを調整し、面が平行になる位置を見つける、この時、再度両被処理物１１９、１２０の中心軸の確認を行う。ほとんどの場合、これらの中心軸がずれているので、上記調整を数回繰り返し、両被処理物１１９、１２０の中心軸と面合せを行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の機構においては、図６に示すように、被処理物１１９、１２０の倣い面が小さいと、台座１２６（図５参照）の凸球面の中心付近が加圧され、台座１２６が移動しづらいため、被処理物１２０を上方から押圧する際に、被処理物１１９、１２０の両面を完全に合わせることが困難であるという問題があった。
【０００７】
また、上記従来の機構では、被処理物１１９、１２０の面が倣っているか否かの判別を目視に頼ることが多いため、人によって誤差が出易いという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来の機構における問題点に鑑みてなされたものであって、被処理物の倣い面が小さくとも、容易に両面を完全に合わせることができ、両面が倣っているか否かの判別を目視に頼ることなく、人的誤差が発生することのない面合わせ装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、面合わせ装置であって、被処理物を固定するクランプ部と当接する当接面と該当接面の反対側に凸状の半球面を備えた凸球ブロックと、該凸球ブロックの前記半球面を受けて該凸球ブロックを回転自在に保持する凹状部を備えたベースブロックとで構成されるユニットを、前記当接面が相対向するように２ユニット配置し、前記凸球ブロックのいずれか一方または両方を両凸球ブロックが互いに近接する方向に付勢する付勢手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
そして、請求項１記載の発明によれば、付勢手段によって凸球ブロックのいずれか一方または両方を両凸球ブロックが互いに近接する方向に付勢することによって、被処理物の接合面を互いに近接する方向に強制的に移動させることができるため、被処理物の接合面（倣い面）が小さくとも、容易に両面を完全に合わせることができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の好ましい一形態として、前記付勢手段を、前記クランプ部と前記凸球ブロックとの間に介装された可動プレートと、該可動プレートの一部を対向する前記凸球ブロック側に付勢する可動ステージとで構成したことを特徴とする。これによって、簡易な構成にて付勢手段を構成することができる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の面合わせ装置において、前記可動プレートに、該可動プレートに加わる荷重を測定する荷重測定手段を設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、荷重測定手段によって可動プレートに加わる荷重を測定することにより、この測定値に基づいて可動プレートを付勢することができ、両面が倣っているか否かの判別を目視に頼ることがないため、人的誤差が発生することがない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる面合わせ装置の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。尚、以下、この面合わせ装置を、光部品の接合時の部品間の面及び中心軸の調整に用いた場合について説明する。
【００１８】
図１及び図２は、本発明にかかる面合わせ装置の一実施例を示し、この面合わせ装置は、発光素子等の第１部品３を固定するクランプ部５と、クランプ部５の下方にクランプ部５と一体に備えられた可動プレート６と、可動プレート６を一体に備えた凸球ブロック２と、凸球ブロック２を空気膜を介して回転自在に保持するベースブロック１と、金属フェルール等の第２部品４を第１部品３に押圧する押圧手段としてのアーム７と、可動プレート６を介して凸球ブロック２を第２部品４の方向に付勢する付勢手段としての可動ステージ８と、可動プレート６に加わる荷重を測定する荷重測定手段としての荷重計９と、荷重計９の測定値に基づいて可動ステージ８の移動量を制御する制御ユニット１０等で構成される。
【００１９】
クランプ部５は、第１部品３を固定するために備えられ、可動プレート６の上に固定される。また、凸球ブロック２は、可動プレート６を備えた面２ａの反対側に凸状の半球面２ｂを備える。
【００２０】
ベースブロック１は、凸球ブロック２の半球面２ｂを受けて凸球ブロック２を回転自在に保持する凹状部１ａを備え、凹状部１ａに空気膜が形成され、この空気膜を介して凸球ブロック２の半球面２ｂが回転自在に保持される。
【００２１】
さらに、図示しない位置決め手段が、凸球ブロック２の半球面２ｂの中心点２ｃに第１部品３の接合面の中心点を一致させるために備えられる。位置決め手段としては種々考えられるが、第１部品３の接合面の中心点が凸球ブロック２の半球面２ｂの中心点２ｃに位置するように予め第１部品３の寸法を予め所定の値としたり、機械的または光学的方法に基づき、クランプ部５によって第１部品３の接合面の中心点が凸球ブロック２の半球面２ｂの中心点２ｃに位置するように調整するようにしてもよい。
【００２２】
可動プレート６は、凸球ブロック２とクランプ部５との間に介装され、可動プレート６の下面には、図２に示すように、円周を１２０度等分した３カ所に荷重計９が備えられる。この荷重計９は、可動プレート６に加わる荷重を測定することによって、第１部品３と第２部品４の接合面の当たり具合を判断することができる。
【００２３】
また、可動プレート６の下方には、円周を１２０度等分した３カ所に、荷重計９に挟まれる形で可動ステージ８が備えられる。可動ステージ８は、制御ユニット１０によって、荷重計９の測定値に基づいて上下方向に移動して可動プレート６を第２部品４の方向に付勢する。
【００２４】
次に、上記構成を有する本発明にかかる面合わせ装置の動作について説明する。
【００２５】
まず、図１に示すように、クランプ部５によって第１部品３を固定する。この際、図示しない位置決め手段によって、凸球ブロック２の半球面２ｂの中心点２ｃに第１部品３の接合面の中心点を一致させる。
【００２６】
次に、ベースブロック１と凸球ブロック２との間に空気を供給することにより、凸球ブロック２は１０μｍ程度浮上し、ベースブロック１及び凸球ブロック２の接合面の間に摩擦力が存在しなくなる。そこで、第２部品４をアーム７により把持し、アーム７によって、第２部品４の接合面の中心点を第１部品３の接合面の中心点に一致させながら、第２部品４の接合面を第１部品３の接合面に押圧する。ここで、凸球ブロック２は摩擦抵抗がない自由な状態であるため、第１部品３と第２部品４の接合面は倣う。両接合面が倣った状態で、ベースブロック１と凸球ブロック２との間の空気を真空引きすることにより、接合面が倣った状態で第１部品３と第２部品４とが固定される。
【００２７】
ここで、第１部品３と第２部品４の接合面（倣い面）が小さい場合であって、第２部品４の接合面の中心点を第１部品３の接合面の中心点に完全に一致させることができないような場合には、凸球ブロック２が移動しづらいため、第２部品４を上方からアーム７によって押圧する際に、第１部品３と第２部品４の接合面を完全に合わせることが困難となる。この場合には、図２に示した可動プレート６の下方の３カ所に設けた荷重計５の値を読み、図３に示すように、可動ステージ８を移動させることによって、可動プレート６を矢印Ｘ方向に移動させて第１部品３と第２部品４の接合面を完全に合わせることができる。
【００２８】
そして、ベースブロック１と凸球ブロック２との間の空気を真空引きすることによって、第１部品３と第２部品４の面が倣った状態で両者を固定する。その際、当初凸球ブロック２を浮上させた約１０μｍの分だけ凸球ブロック２が下がろうとするが、可動ステージ８によって下方から支持されているとともに、アーム７によって上から押圧しているため、第１部品３及び第２部品４の位置が変動することはない。
【００２９】
次に、本発明にかかる面合わせ装置の第２実施例について、図４を参照しながら説明する。
【００３０】
本実施例にかかる面合わせ装置は、第１部品１７を固定するクランプ部１５と当接する当接面１３ａと当接面１３ａの反対側に凸状の半球面１３ｂを備えた凸球ブロック１３と、凸球ブロック１３の半球面１３ｂを受けて凸球ブロック１３を回転自在に保持する多孔質凹球面（凹状部）１４を備えたベースブロック１１（１２）とで構成されるユニットを、当接面１３ａが相対向するように２ユニット配置し、凸球ブロック１３のいずれか一方または両方を両凸球ブロック１３が互いに近接する方向に付勢する付勢手段として、各々のユニットに、クランプ部１５と凸球ブロック１３との間に可動プレート２６を介装し、可動プレート２６の一部を対向する凸球ブロック１３側に付勢する可動ステージ２８を設け、可動プレート２６に加わる荷重を測定する荷重測定手段としての荷重計２９とを設けたことを特徴とする。尚、可動ステージ２８及び荷重計２９は、１つの可動プレート２６に対して第１実施例の場合と同様に各々３つずつ備えられる。
【００３１】
クランプ部１５は、第１部品１７をクランプ固定するため、各ユニットの可動プレート２６に挟持可能に形成される。また、凸球ブロック１３の半球面１３ｂと多孔質凹球面１４との間の摺動抵抗をなくすため、多孔質凹球面１４から空気が噴出して１０μｍ程度の空気膜２１が形成され、凸球ブロック１３が浮上する。
【００３２】
次に、上記構成を有する面合わせ装置の動作について詳細に説明する。
【００３３】
まず、クランプ部１５によって第１部品１７を固定する。次に、ベースブロック１１（１２）と凸球ブロック１３との間に空気を供給することにより、凸球ブロック１３は１０μｍ程度浮上し、ベースブロック１１及び凸球ブロック１３の接合面の間に摩擦力が存在しなくなる。
【００３４】
クランプ部１６にクランプされた第２部品１８が下方に移動し、第１部品１７に当接する。この時、クランプ部１５は、凸球ブロック１３の中心軸から外れた位置に挟持されているため、クランプ部１６にクランプされた第２部品１８は、例えば、数十グラム程度の小さな荷重で凸球ブロック３と多孔質凹球面１４とを摺動させることができ、凸球ブロック１３に回転方向へのモーメントを加えることが可能となる。
【００３５】
第１部品１７及び第２部品１８の面同士が倣い、これらが接合された後、ベースブロック１１（１２）と凸球ブロック２との間の空気を真空引きすることにより、接合面が倣った状態で第１部品１７及び第２部品１８とが固定される。
【００３６】
ここで、第１部品１７及び第２部品１８の接合面（倣い面）が小さい場合であって、第２部品１８の接合面の中心点を第１部品１７の中心点に完全に一致させることができないような場合には、第２部品１８を上方から押圧する際に、第１部品１７及び第２部品１８の接合面を完全に合わせることが困難となる。
【００３７】
この場合には、可動プレート２６に設けた３つの荷重計２９の値を読み、可動ステージ２８を移動させることによって、可動プレート２６を移動させて第１部品１７及び第２部品１８の接合面を完全に合わせることができる。
【００３８】
そして、ベースブロック１１（１２）と凸球ブロック１３との間の空気を真空引きすることによって、第１部品１７及び第２部品１８の面が倣った状態で両者を固定する。その際、当初凸球ブロック１３を浮上させた約１０μｍの分だけ凸球ブロック１３が移動しようとするが、可動ステージ２８によって両側から支持されているとともに、２つの凸球ブロック１３の間にはクランプ部１５が存在するため、第１部品１７及び第２部品１８の位置が変動することはない。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被処理物の倣い面が小さくとも、容易に両面を完全に合わせることができ、両面が倣っているか否かの判別を目視に頼ることなく、人的誤差が発生することのない面合わせ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる面合わせ装置の第１実施例を示す一部破断正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１の面合わせ装置の動作を説明するための一部破断正面図である。
【図４】本発明にかかる面合わせ装置の第２実施例を示す一部破断正面図である。
【図５】従来の倣い・中心軸調整機構の一例を示す概略正面図である。
【図６】図５の倣い・中心軸調整機構を用いた場合の不具合を説明するため一部断面図である。
【符号の説明】
１      ベースブロック
１ａ    凹状部
２      凸球ブロック
２ａ    面
２ｂ    半球面
２ｃ    中心点
３      第１部品
４      第２部品
５      クランプ部
６      可動プレート
７      アーム
８      可動ステージ
９      荷重計
１０    制御ユニット
１１    ベースブロック
１２    ベースブロック
１３    凸球ブロック
１３ａ  当接面
１３ｂ  半球面
１４    多孔質凹球面（凹状部）
１５    クランプ部
１６    クランプ部
１７    第１部品
１８    第２部品
２１    空気膜
２６    可動プレート
２８    可動ステージ
２９    荷重計
【図１】
0003655841.tif 000002
【図２】
0003655841.tif 000003
【図３】
0003655841.tif 000004
【図４】
0003655841.tif 000005
【図５】
0003655841.tif 000006
【図６】
0003655841.tif 000007