(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部ホルダ及び下部ホルダとで構成される光アイソレータを組み立てるため、前記上部ホルダの上方に配置された光源と、該光源と前記上部ホルダとの間に配置され、鉛直軸回りに回転可能なプリズム手段と、前記上部ホルダを前記下部ホルダに押圧する加圧手段と、前記下部ホルダを把持するとともに、該下部ホルダ及び前記上部ホルダの温度を調整する温度調整手段と、該温度調整手段を鉛直軸回りに回転させる回転手段と、該回転手段の下方に配置され、前記光源から出力され前記プリズム手段を介して到達した光を検出する光パワーメータと、前記上部ホルダ及び下部ホルダの側部に配置されたレーザ出射部とで構成される光アイソレータ組立装置において、
前記加圧手段は、上下に調整可能な調整ステージ上に配置されたアクチュエータと、該アクチュエータの下端部に接続された上部加圧プレートと、該上部加圧プレートと平行に配置され、下面に加圧ビットを有する下部加圧プレートと、前記上部加圧プレートと前記下部加圧プレートとの間に、加圧シャフトと、加圧ばねと、該加圧ばねを常時圧縮する幅調整ねじとを有することを特徴とする光アイソレータ組立装置。
【請求項２】
前記光源と、前記プリズム手段と、前記加圧手段と、前記温度調整手段と、前記回転手段と、前記光パワーメータと、前記レーザ出射部とを一括して制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１記載の光アイソレータ組立装置。
【請求項３】
前記温度調整手段はブロック状に形成され、該ブロック状の温度調整手段の底面にペルチェ素子を配置し、該ペルチェ素子の底面にヒートシンクを配置し、該ヒートシンクの近傍に前記ペルチェ素子から発生した熱を冷却するファンが配置され、前記ブロック状の温度調整手段の上面及び下面は円形に形成され、側面全面にはケーブルガイドが設置され、前記ペルチェ素子の駆動電流及び温度センサーの配線が前記ケーブルガイドに沿って巻回されることを特徴とする請求項１または２記載の光アイソレータ組立装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光アイソレータ組立装置に関し、特に、光アイソレータの構成部品に対して加熱を行わずに温度を一定に保ち、自動で光アイソレータの構成部品を組み立てる光アイソレータ組立装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光アイソレータ組立装置の一例として、例えば、特開平５−４５６０７号公報等には、図７に示すような装置が開示されている。
【０００３】
この装置は、光量を測定する光検出器６９と光源６１との間に配置された基板６７の一方の側に光学調整治具としてのハンドル６６、挟持体６４及び押さえ板６５が固定され、基板６７の他方の側には冷却装置６８が固定されている。
【０００４】
また、ハンドル６６上の中央には、挟持体６４が設けられ、光アイソレータの構成部品６０を押さえるための押さえ板６５が挟持体６４の一端に設けられている。
【０００５】
さらに、光アイソレータの構成部品６０の一方の側面に赤外線照射装置６３が配置されており、赤外線照射装置６３と対向する位置にレーザ加熱装置６２が配置されている。
【０００６】
光アイソレータの構成部品６０を固定する挟持体６４は、ハンドル６６を動かすことにより回転方向に移動することができる。光アイソレータの構成部品６０の一方は押さえ板６５で押さえられており、もう一方は挟持体６４で固定されているため、ハンドル６６を動かすことにより光アイソレータの構成部品６０の回転方向を調整することができる。この回転方向の調整時には、冷却装置６８により光アイソレータの温度を２０〜５０℃程度に一定に保っている。
【０００７】
そして、回転方向を調整した後、赤外線加熱装置６３により光アイソレータ全体を２００℃まで加熱し、さらに半田付け部分をレーザ加熱装置６２によって３５０℃まで局部的に加熱して半田を流し込み光アイソレータの構成部品６０を固定していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の光アイソレータ組立装置では、光アイソレータ全体を赤外線加熱装置で２００℃まで加熱し、その後、半田付け部分をレーザ加熱装置で３５０℃まで加熱していた。そのため、冷却装置は、光アイソレータ全体の温度を２０〜５０℃まで冷却する能力を必要とし、高出力の冷却装置が必要となっていた。また、上記光アイソレータ組立装置では、すべての作業を手作業で行わなければならず、作業効率が低いという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記従来の光アイソレータ組立装置における問題点に鑑みてなされたものであって、熱による光アイソレータ自体の性能劣化の可能性を極めて低くし、低出力の冷却装置によって光アイソレータの温度を一定に保つとともに、自動で光アイソレータの組立を行い、光アイソレータの信頼性向上及び生産性向上を図ることのできる光アイソレータ組立装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、上部ホルダ及び下部ホルダとで構成される光アイソレータを組み立てるため、前記上部ホルダの上方に配置された光源と、該光源と前記上部ホルダとの間に配置され、鉛直軸回りに回転可能なプリズム手段と、前記上部ホルダを前記下部ホルダに押圧する加圧手段と、前記下部ホルダを把持するとともに、該下部ホルダ及び前記上部ホルダの温度を調整する温度調整手段と、該温度調整手段を鉛直軸回りに回転させる回転手段と、該回転手段の下方に配置され、前記光源から出力され前記プリズム手段を介して到達した光を検出する光パワーメータと、前記上部ホルダ及び下部ホルダの側部に配置されたレーザ出射部とで構成される光アイソレータ組立装置において、前記加圧手段は、上下に調整可能な調整ステージ上に配置されたアクチュエータと、該アクチュエータの下端部に接続された上部加圧プレートと、該上部加圧プレートと平行に配置され、下面に加圧ビットを有する下部加圧プレートと、前記上部加圧プレートと前記下部加圧プレートとの間に、加圧シャフトと、加圧ばねと、該加圧ばねを常時圧縮する幅調整ねじとを有することを特徴とする。
【００１１】
そして、請求項１記載の発明によれば、光アイソレータを加熱することなく光アイソレータを組み立てることができ、高出力の冷却装置が不要となる。また、加圧手段によって適切な圧力を上部ホルダに加えることができるため、調整時の回転方向の固定及びレーザ溶接時の位置ずれを防止することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光アイソレータ組立装置において、前記光源と、前記プリズム手段と、前記加圧手段と、前記温度調整手段と、前記回転手段と、前記光パワーメータと、前記レーザ出射部とを一括して制御する制御部を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、光源、プリズム手段、加圧手段、温度調整手段、回転手段、光パワーメータ及びレーザ出射部とを一括して制御することができるため、光アイソレータを手動で固定治具にセットした後、自動で光アイソレータを組み立てることができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の光アイソレータ組立装置において、前記温度調整手段はブロック状に形成され、該ブロック状の温度調整手段の底面にペルチェ素子を配置し、該ペルチェ素子の底面にヒートシンクを配置し、該ヒートシンクの近傍に前記ペルチェ素子から発生した熱を冷却するファンが配置され、前記ブロック状の温度調整手段の上面及び下面は円形に形成され、側面全面にはケーブルガイドが設置され、前記ペルチェ素子の駆動電流及び温度センサーの配線が前記ケーブルガイドに沿って巻回されることを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、温度依存性が高い光アイソレータの温度をブロック状温度調整手段によって調整し、常に放熱を行うことができるようにファンによって空気を吹き付けているため、常に光アイソレータの温度を一定にすることができる。また、温度センサー用の配線であるケーブルは円形のブロック状温度調整手段の側面に設置されたケーブルガイドに巻回されているため、滑らかに自動回転ステージを左右方向最大３６０度回転させて、光源からの任意の波長の光の出力（光出力）を最大、最小に調整を行うことができる。ここで、光出力が最大（最小）とは光源から出力される光がグラムトムソンプリズムを透過して光パワーメータで検出される出力が最大（最小）となることである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる光アイソレータ組立装置の実施の形態の具体例について図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明にかかる光アイソレータ組立装置の全体構成を示し、この装置は、上部に任意の波長の光を出力できる光源１と、最下部に出力された光を検出する光パワーメータ１２とが配置され、その間にはプリズム手段としてのグラムトムソンプリズム（ＧＴＰ）２を有するＧＴＰ回転ステージ３と、光アイソレータの構成部品である上部ホルダ５及び下部ホルダ６を加圧する加圧部（加圧手段）４と、上面に固定治具７を有して支柱１０により自動回転ステージ（回転手段）１１に固定されている温度調整手段としての温度調整ブロック８と、上部ホルダ５及び下部ホルダ６の側部にＹＡＧレーザ出射部１５が配置されている。
【００２２】
また、温度調整ブロック８の近傍には、ファン９がメインベース１３上に配置されている。さらに、光源１、ＧＴＰ回転ステージ３、加圧部４、ＹＡＧレーザ射出部１５、自動回転ステージ１１及び光パワーメータ１２を自動制御するため、これらは全体制御ユニット１４に接続されている。
【００２３】
尚、本実施例では、プリズム手段としてグラムトムソンプリズム２を用い、回転装置としてＧＴＰ回転ステージ３を用いているが、同様の機能を発揮できればこれらに限定されるものではない。また、本実施例では、ＹＡＧレーザ溶接を用いたが他の溶接工法及び接合工法を用いることもできる。
【００２４】
温度調整ブロック８から導出されるケーブル１７は、ローラ１６を介してメインベース１３の下にＵ字状に弛ませながら温度制御ユニット２２に接続されている。そして、常にケーブル１７がＵ字状となるように適切な位置（下点）にウェイト２１を配置し、上点はメインベース１３の裏面に取り付けてある。このように構成することで自動回転ステージ１１を滑らかに回転させることができる。
【００２５】
図１に示すように、ケーブル１７にはテンションロープ１８が取り付けてあり、巻き取りリール１９及びテンションばね２０によって常に自動回転ステージ１１に対して引張力を付加している。常にケーブル１７が張ってある状態でないと、ケーブル１７が弛んで絡むことにより自動回転ステージ１１が滑らかに回転しないおそれがあるためである。この巻き取りリール１９は、ばねまたは同等のものでテンションロープ１８が巻き取られる構造を備え、一定以上の力で引っ張れば、テンションロープ１８は自在に引き出すことができる。
【００２６】
また、（自動回転ステージ１１の引張力）＞（テンションロープ１８の巻き取り力＋テンションばね２０の力）のような関係であれば、常にケーブル１７を張った状態に維持することができる。
【００２７】
図２及び図３に示すように、加圧部４には、上下に調整可能な調整ステージ４２上にアクチュエータ４１が配置されている。アクチュエータ４１の先端には上部加圧プレート４３が接続され、上部加圧プレート４３と平行な位置に、下面に加圧ビット４０を有した下部加圧プレート４４が配置されている。この上部加圧プレート４３と下部加圧プレート４４との間には加圧シャフト４７と加圧ばね４６が接続され、幅調整ねじ４５で常に加圧ばね４６を圧縮している。
【００２８】
図４に示すように、温度調整ブロック８の底面にペルチェ素子５１が配置され、さらに、ペルチェ素子５１の底面にヒートシンク５２が配置されている。ヒートシンク５２の近傍にはペルチェ素子５１から発生した熱を冷却するためのファン９が配置されている。また、温度調整ブロック８は、円形であり、その側面全面にはケーブルガイド５０が設置され、ペルチェ素子５１の駆動電流及び温度センサーの配線として複数本のケーブル１７がケーブルガイド５０に沿って巻回されている。
【００２９】
特に、光アイソレータは温度依存性が高く、常に温度を一定にしておく必要があるため、温度調整ブロック８によって温度を調整している。ペルチェ素子５１によって、円形の温度調整ブロック８の温度が一定になるように加温冷却をしている。温度調整ブロック８には温度センサーが内蔵されており、常に温度制御ユニット２２によってモニターしている。ペルチェ素子５１の下面には、ヒートシンク５２が取り付けられ、常に放熱を行うことができるようにファン９によって空気を吹き付けている。自動回転ステージ１１を下記に示す第４及び第５段階で左右方向に最大で３６０度回転させ、光出力を最大、最小となるように調整を行うため、複数本のケーブル１７がケーブルガイド５０によって円形ブロックの外周に巻き付けられている。
【００３０】
尚、本実施例では、温度調整ブロック８の底面にペルチェ素子５１を配置する構成を採っているが、ペルチェ素子５１の代わりにヒータと大型のファン９による構成及び他の温度調整部品を用いることもできる。
【００３１】
図５に示すように、光アイソレータ組立装置のＹＡＧレーザ出射部１５は３個配置されており、光アイソレータ組立装置３０（図１）の正面側にはＹＡＧレーザが向くことがないように、１２０度等倍で配置されている。
【００３２】
尚、本実施例では、ＹＡＧレーザ出射部１５は３個配置しているが、特にこの構成に限らず１個以上の配置にすることができ、配置位置も１２０度等倍に限定されるものではない。
【００３３】
図６は光アイソレータの構成図である。光アイソレータは上部ホルダ５と下部ホルダ６とで構成されている。図６では、加圧ビット４０を上部ホルダ５の溝５ａに挿入した状態を示している。
【００３４】
次に、上記構成を有する光アイソレータ組立装置３０の動作について図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。
【００３５】
光アイソレータ組立装置３０は、光アイソレータの構成部品である上部ホルダ５及び下部ホルダ６を回転方向に調整することによりアイソレーションが最大となる位置に調整を行い、組立を行う装置である。
【００３６】
第１段階として、図１において、光アイソレータを固定治具７にセットせずに、光源１から任意の波長の光を出力する。ここで、グラムトムソンプリズム（ＧＴＰ）２をＧＴＰ回転ステージ３によって駆動し、光パワーメータ１２によって任意の角度毎の出力を測定し、全体制御ユニット１４内のメモリーに初期値として記憶させる。
【００３７】
第２段階として、光アイソレータの構成部品としての上部ホルダ５及び下部ホルダ６を固定治具７上にセットする。次に、図２に示すように、アクチュエータ４１を下方に駆動することにより、図６に示すように、加圧ビット４０を上部ホルダ５の溝５ａに挿入する。ここで、加圧ビット４０の先端が傾斜状になっているため、上部ホルダ５はセット毎に同じ位置に固定される。このときの加圧力は、図２に示すように、上部加圧プレート４３及び下部加圧プレート４４の間にある加圧ばね４６により常に一定の加圧をかけることができる。また、幅調整ねじ４５により、上部加圧プレート４３及び下部加圧プレート４４の幅を変化させ、幅調整ねじ４５によって上部ホルダ５（図６）と加圧ビット４０の接触点を調整することにより、上部ホルダ５に対する加圧力を容易に変化させることができる。
【００３８】
第３段階として、図１において、光源１から任意の波長の光を出力（光出力）させ、グラムトムソンプリズム２に透過させる。このとき、ＧＴＰ回転ステージ３によりグラムトムソンプリズム２を回転させ、光パワーメータ１２で検出される出力が最大となったところでＧＴＰ回転ステージ３の動きを停止する。
【００３９】
第４段階として、自動回転ステージ１１を回転させると、支柱１０、温度調整ブロック８を介して固定治具７に固定された下部ホルダ６が回転する。そのとき、上部ホルダ５は加圧ビット４０により押さえ込まれているため回転せず、自動回転ステージ１１を回転させることにより光出力が最大となるようにする。この光出力が前記、第１段階の全体制御ユニット１４内の初期値と比較して所定の出力でなければ、現在セットされている上部ホルダ５及び下部ホルダ６を不良品と見なす。一方、上記出力が所定以上であれば、第５段階へ進む。
【００４０】
第５段階として、自動回転ステージ１１を回転させることにより光出力が最小となるようにする。この最小の値と第４段階で得た最大の値から現在、セットしてある上部ホルダ５及び下部ホルダ６からなる光アイソレータのアイソレーションを計算する。
【００４１】
第６段階として、上部ホルダ５と下部ホルダ６をＹＡＧレーザ溶接で固定する。このとき、加圧ビット４０により加圧されているため、溶接時の位置ずれが起きる可能性は低い。つまり、アクチュエータ４１により加圧ビット４０を可動させて上部ホルダ５を加圧するとき、下部ホルダ６は回転方向へ動くことが可能であり、ＹＡＧレーザ溶接時の位置ずれを起こさない程度に加圧するためには微妙な調整が必要である。そこで、幅調整ねじ４５及び調整ステージ４２を上下に移動させることにより加圧ばね４６の圧縮量を調整し、加圧力を微妙に調整することができる。その結果、上部ホルダ５の回転方向を抑制するとともにＹＡＧレーザ溶接固定時の位置ずれを抑えることができる。
【００４２】
また、従来のように光アイソレータの構成部品同士を半田付けするために光アイソレータ全体を加熱し、半田付け部分をレーザ加熱装置によって局部的に加熱し半田を流し込み固定するのとは異なり、本実施例では、図１、図５に示すように上部ホルダ５と下部ホルダ６とをＹＡＧレーザ溶接によって局部的に溶融させて固定している。そのため、熱による光アイソレータ自体の性能劣化の可能性を極めて低くすることができる。
【００４３】
以上第１から第６段階において、上部ホルダ５及び下部ホルダ６をセットすること以外はすべて自動で行うことができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、熱によって光アイソレータの性能が劣化する可能性を極めて低くするとともに、高出力の冷却装置が不要で、自動で光アイソレータを組み立てることができ、光アイソレータの信頼性の向上及び生産性の向上を図ることのできる光アイソレータ組立装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる光アイソレータ組立装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の光アイソレータ組立装置の加圧部の構成を示す正面図である。
【図３】図１の光アイソレータ組立装置の加圧部の構成を示す側面図である。
【図４】図１の光アイソレータ組立装置の温度調整ブロックの周辺構成図である。
【図５】図１の光アイソレータ組立装置のＹＡＧレーザ出射部を示す平面図である。
【図６】光アイソレータの構成図である。
【図７】従来の光アイソレータ組立装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１              光源
２              グラムトムソンプリズム
３              ＧＴＰ回転ステージ
４              加圧部
５              上部ホルダ
５ａ          溝
６              下部ホルダ
７              固定治具
８              温度調整ブロック
９              ファン
１０          支柱
１１          自動回転ステージ
１２          光パワーメータ
１３          メインベース
１４          全体制御ユニット
１５          ＹＡＧレーザ出射部
１６          ローラ
１７          ケーブル
１８          テンションロープ
１９          巻き取りリール
２０          テンションばね
２１          ウェイト
２２          温度制御ユニット
３０          光アイソレータ組立装置
４０          加圧ビット
４１          アクチュエータ
４２          調整ステージ
４３          上部加圧プレート
４４          下部加圧プレート
４５          幅調整ねじ
４６          加圧ばね
４７          加圧シャフト
５０          ケーブルガイド
５１          ペルチェ素子
５２          ヒートシンク
【図１】
0003597116.tif 000002
【図２】
0003597116.tif 000003
【図３】
0003597116.tif 000004
【図４】
0003597116.tif 000005
【図５】
0003597116.tif 000006
【図６】
0003597116.tif 000007
【図７】
0003597116.tif 000008