(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面合わせ対象部品に対して他方の面合わせ対象部品を突き合わせて両部品の面合わせ面を面合わせする面合わせ装置において、
一方の面合わせ対象部品を昇降可能に保持する昇降保持機構と、
他方の面合わせ対象部品を回転中心まわりに回動自在に保持するジンバル機構と、
このジンバル機構に設けられ、他方の面合わせ対象部品を一方の面合わせ対象部品と向き合うように保持するレベル調整保持具と、
他方の面合わせ対象部品の大きさと形状に応じて、該他方の面合わせ対象部品の面合わせ面の高さレベルが前記ジンバル機構の回転中心に合うように、前記レベル調整保持具に保持された他方の面合わせ対象部品を上下方向に移動させる直動ガイド機構と、
前記レベル調整保持具に保持された他方の面合わせ対象部品の面合わせ面の高さレベルを検出するセンサと、
検出された高さレベルに基づいて前記他方の対象部品の面合わせ面の高さレベルが前記ジンバル機構の回転中心に合うように前記直動ガイド機構の動作を制御する手段と、
を具備することを特徴とする面合わせ装置。
【請求項２】
一方の面合わせ対象部品に対して他方の面合わせ対象部品を突き合わせて両部品の面合わせ面を面合わせする面合わせ方法において、
他方の面合わせ対象部品の面合わせ面の高さレベルを検出する工程と、
検出した高さレベルに基づいて他方の面合わせ対象部品を上下方向に動かし、他方の面合わせ対象部品の面合わせ面の高さレベルをジンバル機構の回転中心に合わせる工程と、
他方の面合わせ対象部品の面合わせ面を一方の面合わせ対象部品の面合わせ面に突き合わせる工程と、
を具備することを特徴とする面合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＤモジュールなどの光学部品の調芯装置等において光学部品を面合わせするための面合わせ装置及び面合わせ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１にジンバル機構７を備えた面合わせ装置の一例を示す。この種の面合わせは特許第３０９０５７３号公報に角度調整装置として示されている所謂ジンバル機構を用いて行われている。従来の面合わせ装置では、一方の面合わせ対象部品５に他方の面合わせ対象部品４の面合わせ対象面を押し当て、コラム１上に設置された面合わせ部品上下機構２が上下することにより面合わせ対象部品４，５の面合わせ面が合うように位置合せする。
【０００３】
図２の（ａ）にジンバル機構７の回転中心８に面合わせ対象部品５の面合わせ面５ａの高さレベルが合っている場合の面合わせ操作手順を示す。面合わせ対象部品５はジンバル機構７上の保持具６のクランプ６ａに保持された状態で面合わせ操作される。面合わせ操作は、上側の面合わせ対象部品４を下側の面合わせ対象部品５に押し当てることにより行う。このときジンバル機構７の回転中心８に面合わせ面５ａの高さレベルが合っていると、接触面において横方向の摩擦力が作用せず、図２の（ｂ）に示すように、ジンバル機構７が精度良く滑らかに回転して、面合わせ面５ａが他方の面合わせ面４ａにぴったりと一致し、高精度の面合わせができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、光学部品などを対象とする調芯のための装置に用いられるジンバル機構を使用した面合わせ装置の場合、面合わせ対象部品の面合わせ対象面をジンバル機構７の回転中心８にセットできるような形状に設計することが必要になる。このため、上記のように同じ面合わせ対象部品、面合わせ対象面の位置が同じ部品は同じ面合わせ装置で面合わせすることが可能であるが、面合わせ位置が異なる部品間では従来の面合わせ装置を使用することができない場合がある。すなわち、以下に述べるような面合わせ対象面をもつ部品である場合は、従来の装置を用いて高精度の面合わせ操作をすることができない。
【０００５】
図３の（ａ）にジンバル機構７の回転中心８よりも面合わせ対象部品９の面合わせ面９ａが高いレベルに位置する場合の面合わせ操作手順を示す。この場合はジンバル機構７上の回転中心８より面合わせ対象部品９の面合わせ面９ａが上方にずれて位置しているため、面合わせ操作を行ったときに接触面に横方向の摩擦力が発生し、図３の（ｂ）に示すように一方の部品９の面合わせ面９ａが他方の部品４の面合わせ面４ａにぴったりと合致し難くなり、精度の高い面合わせができない。このような不具合は、ジンバル機構７の回転中心８より面合わせ面の位置が低い部品に対しても同様に発生する。
【０００６】
図４の（ａ）に既に前工程で面合わせされ組み立てられた一次組立部品１０にさらに他の１つの部品４を面合わせする場合の操作手順を示す。この場合も上記と同様に、ジンバル機構７上の回転中心８よりも一次組立部品１０の面合わせ対象面１０ａが上方にずれて位置しているため、面合わせ操作を行ったときに接触面に横方向の摩擦力が発生し、図４の（ｂ）に示すように一次組立部品１０の面合わせ面１０ａが他方の部品４の面合わせ面４ａにぴったりと合致し難くなり、精度の高い面合わせができない。このようにジンバル機構７を使用した面合わせ装置を複数工程で使用しようとした場合においても、同様の不具合を生じる。
【０００７】
本発明は、面合わせ精度を向上でき、使用対象部品種を拡大することができる面合わせ装置及び面合わせ方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る面合わせ装置は、一方の面合わせ対象部品に対して他方の面合わせ対象部品を突き合わせて両部品の面合わせ面を面合わせする面合わせ装置において、一方の面合わせ対象部品を昇降可能に保持する昇降保持機構と、他方の面合わせ対象部品を回転中心まわりに回動自在に保持するジンバル機構と、このジンバル機構に設けられ、他方の面合わせ対象部品を一方の面合わせ対象部品と向き合うように保持するレベル調整保持具と、他方の面合わせ対象部品の大きさと形状に応じて、該他方の面合わせ対象部品の面合わせ面の高さレベルが前記ジンバル機構の回転中心に合うように、前記レベル調整保持具に保持された他方の面合わせ対象部品を上下方向に移動させる直動ガイド機構と、前記レベル調整保持具に保持された他方の面合わせ対象部品の面合わせ面の高さレベルを検出するセンサと、検出された高さレベルに基づいて前記他方の対象部品の面合わせ面の高さレベルが前記ジンバル機構の回転中心に合うように前記直動ガイド機構の動作を制御する手段と、を具備する。
【００１０】
本発明に係る面合わせ方法は、一方の面合わせ対象部品に対して他方の面合わせ対象部品を突き合わせて両部品の面合わせ面を面合わせする面合わせ方法において、他方の面合わせ対象部品の面合わせ面の高さレベルを検出する工程と、検出した高さレベルに基づいて他方の面合わせ対象部品を上下方向に動かし、他方の面合わせ対象部品の面合わせ面の高さレベルをジンバル機構の回転中心に合わせる工程と、他方の面合わせ対象部品の面合わせ面を一方の面合わせ対象部品の面合わせ面に突き合わせる工程と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
先ずセンサにより他方の面合わせ対象部品の面合わせ面の高さレベルを検出し、この検出情報に基づき他方の面合わせ対象部品を上下方向に動かし、他方の面合わせ対象部品の面合わせ面をジンバル機構の回転中心に合わせる。次いで、他方の面合わせ対象部品の面合わせ面を一方の面合わせ対象部品の面合わせ面に突き合わせる。この突き合わせにより、他方の面合わせ対象部品は、回動中心がその面合わせ面に一致しているため、円滑に回動して一方の面合わせ対象部品の面合わせ面に他方の面合わせ対象部品の面合わせ面がぴったりと一致し、高精度の面合わせが実現される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の種々の好ましい実施の形態について説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図５および図１を参照しながら本発明の第１の実施形態について説明する。ベース３の上にコラム１が立設され、コラム１に設けられた昇降保持機構２の下端部に一方の面合わせ対象部品４が昇降可能に保持されている。ジンバル機構７はベース３のほぼ中央に設けられている。ジンバル機構７の固定部はベース３の上面に固定され、ジンバル機構７の可動部は上方に位置する回転中心８のまわりに回動自在に支持されている。
【００１４】
ジンバル機構７の可動部にはロック機構付きエアシリンダ１１（ロック機構は図示せず）、リニアスケール１２、レベル調整保持具１３および直動ガイド機構１４などの各種機構が搭載されている。レベル調整保持具１３は、その上部に他方の面合わせ対象部品５を着脱可能に保持するクランプ１３ｂを有し、その下部がエアシリンダ１１のロッドに連結されている。
【００１５】
このレベル調整保持具１３はアーム状のスライダ１３ａを有し、エアシリンダ１１のロッドを突出又は退入させるとスライダ１３ａがリニアスケール１２のガイド溝１２ａに沿って摺動するようになっている。これらエアシリンダ１１、ガイド溝１２ａ、スライダ１３ａによって直動ガイド機構１４が構成されている。
【００１６】
なお、本実施形態では直動ガイド機構の駆動源としてエアシリンダを用いているが、本発明はこれのみに限られることなく、直動ガイド機構の駆動源としてサーボモータにより回転される送りねじ、また、リニアモータやピエゾ素子などの他の手段を用いることも可能であり、このような他の手段によっても同様の効果が得られる。
【００１７】
レーザ光軸がジンバル機構７の回転中心８の近傍を通過するように、レーザセンサ発光部１５および受光部１６がジンバル機構７の上方領域の左右両側に配置されている。レーザセンサ発光部１５および受光部１６は、図示しない昇降機構に可動に支持され、レーザ光軸が水平を保つように同期して上下動されるようになっている。
【００１８】
さらに、ロードセル１８がエアシリンダ１１のロッドとレベル調整保持具１３との間に挿入され、面合わせ対象部品４，５の接触圧力が検出されるようになっている。
【００１９】
上記のレーザセンサ受光部１６およびロードセル１８は、図示しない制御装置の入力側にそれぞれ接続され、各検出信号を制御装置に送るようになっている。また、エアシリンダ１１の駆動回路は、制御装置の出力側に接続され、制御装置から指令信号を受けるようになっている。さらに、制御装置の出力側は昇降保持機構２の駆動回路およびレーザセンサ発光部１５にも接続されている。
【００２０】
次に、上記の面合わせ装置を用いて２つの光学部品４，５の面合わせ面４ａ，５ａを面合わせする操作手順について説明する。
【００２１】
面合わせ操作は、図５の（ａ）に示すように面合わせ面４ａ，５ａが合っていない状態で一方の面合わせ対象部品４を下降させ、一方の面合わせ対象部品４を他方の面合わせ対象部品５に押し付けて両部品４，５を予備的に相互接触させることにより開始する。この時点では面合わせ面５ａの高さレベルがジンバル機構７の回転中心８に合っていないので、図５の（ｂ）に示すように面合わせが不十分な状態で接触が終了する。
【００２２】
なお、この予備的な接触は、他方の面合わせ対象部品５の傾きを小さく抑えて次に行う面合わせ面５ａのレベル高さ測定をより正確に行うための工程であり、初期状態における傾きが許容測定誤差の範囲内である場合は省略することができる。
【００２３】
次いで、一方の面合わせ対象部品４を上昇させた後に、図５の（ｃ）に示すようにレーザセンサ発光部１５から受光部１６に向けてレーザ光を出射させながら、発光部及び受光部１５，１６を同期して上下動させることにより、他方の面合わせ対象部品５の面合わせ面５ａを検出する。
【００２４】
制御装置は、センサからの検出信号と予め設定されたジンバル機構７上の回転中心８の位置データとを比較し、面合わせ面５ａと回転中心８との位置ずれ量（高さレベルのシフト量）を演算により求める。さらに、制御装置は、求めた位置ずれ量に基づいてエアシリンダ１１の駆動回路に所定の指令信号を送り、レベル調整保治具１３を下降（又は上昇）させる。これにより面合わせ面５ａの高さレベルとジンバル機構７上の回転中心８の高さレベルとが一致する。この時のレベル調整保治具１３の移動量はリニアスケール１２で測定する。
【００２５】
次いで、一方の面合わせ対象部品４を下降させ、図５の（ｄ）に示すように他方の面合わせ面５ａに一方の面合わせ面４ａを押し付ければ、ジンバル機構７の回動中心８が面合わせ面５ａに一致しているため、ジンバル機構７が円滑に回動して面合わせ面４ａ，５ａが完全一致する。これにより部品の高さが異なる場合や部品取付け位置がずれた場合であっても、非常に精度の高い面合わせ結果が得られた。
【００２６】
（第２の実施形態）
次に、図６を参照して第２の実施形態の面合わせ操作について説明する。なお、本実施形態が上記第１の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００２７】
本実施形態では、既に前工程で面合わせされて組み立てられた一次組立部品１０を一方側の面合わせ対象部品としている。このような一次組立部品１０の面合わせ面１０ａを上記と同じ面合わせ装置を用いて他方側の面合わせ対象部品４の面合わせ面４ａに対して高精度に面合わせすることができる。
【００２８】
（第３の実施形態）
次に、図７を参照して第３の実施形態の面合わせ操作について説明する。なお、本実施形態が上記第１の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００２９】
本実施形態では、上記の面合わせ対象部品５の面合わせ面５ａ（ジンバル機構の回転中心８）より低い面合わせ面１７ａをもつ面合わせ対象部品１７を一方側の面合わせ対象部品としている。このような面合わせ対象部品１７を上記と同じ面合わせ装置を用いて他方側の面合わせ対象部品４の面合わせ面４ａに対して高精度に面合わせすることができる。
【００３０】
これらに示すように、本発明の面合わせ装置を用いることにより多種面合わせ対象部品の面合わせが高精度で可能となる。
【００３１】
前述した実施の形態においては、ジンバル機構７の円滑な回動を阻害しないようにするため、面合わせ面５ａ，１０ａ，１７ａの高さレベルを検出するレーザセンサ発光部１５および受光部１６からなる光学センサを、ジンバル機構７の可動部から切り離して設置した例を示したが、ジンバル機構７の可動部に直接取り付けるようにしてもよく、また、光学センサもレーザセンサのみに限定されないで種々の高さ検出手段を用いることができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の面合わせ装置を用いることによって、面合わせ面高さが異なる多種部品の面合わせ、複数工程にまたがる同一面合わせ装置での面合わせが可能となる。その結果、本発明の面合わせ装置を装備した調芯装置等の使用可能範囲が広がる。また、面合わせ面高さ測定機能をもつ本発明の面合わせ装置を使用することにより取付け誤差などに関わらず精度が高い面合わせ作業が可能となる。この結果、本発明の面合わせ装置を備えた調芯装置等の面合わせ精度向上に伴い、調芯後の接続品質、歩留まりが安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ジンバル機構を備えた調芯装置の要部を示す図。
【図２】（ａ）は面合わせ対象部品の面合わせ面の高さレベルがジンバル機構の回転中心に合っている場合の面合わせ操作前の位置関係を示す図、（ｂ）は面合わせ対象部品の面合わせ面の高さレベルがジンバル機構の回転中心に合っている場合の面合わせ操作後の位置関係を示す図。
【図３】（ａ）は面合わせ対象部品の面合わせ面の高さレベルがジンバル機構の回転中心より高い場合の面合わせ操作前の位置関係を示す図、（ｂ）は面合わせ対象部品の面合わせ面の高さレベルがジンバル機構の回転中心より高い場合の面合わせ操作後の位置関係を示す図。
【図４】（ａ）は既に前工程で面合わせされ組み立てられた組立部品にさらに他の部品を面合わせする前の位置関係を示す図、（ｂ）は既に前工程で面合わせされ組み立てられた組立部品にさらに他の部品を面合わせした後の位置関係を示す図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施形態に係る面合わせ装置および面合わせ方法をそれぞれ示す図。
【図６】他の実施形態の面合わせ方法を示す図。本発明の面合わせ装置使用例。
【図７】さらに他の実施形態の面合わせ方法を示す図。
【符号の説明】
１…コラム、
２…昇降保持機構、
３…ベース、
４，５，９，１０，１７…面合わせ対象部品（光学部品）、
４ａ，５ａ，９ａ，１０ａ，１７ａ…面合わせ対象面、
６…保持具、
６ａ…クランプ、
７…ジンバル機構、
８…回転中心、
１１…ロック機構付きエアシリンダ、
１２…リニアスケール、
１２ａ…ガイド溝、
１３…レベル調整保持具、
１３ａ…スライダ、
１３ｂ…クランプ、
１４…直動ガイド機構、
１５…レーザセンサ発光部、
１６…レーザセンサ受光部、
１８…ロードセル。
【図１】
0004783521.tif 000002
【図２】
0004783521.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004783521.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004783521.tif 000007
【図７】
0004783521.tif 000008