(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの先端にフェルールホルダを介して受発光モジュールをレーザ溶接で取り付ける方法であって、
光ファイバの光軸をＺ軸に対して平行にして、光ファイバの先端のフェルールを下向きにした状態でフェルールを固定し、
フェルールの周囲にフェルールホルダを装着した後、
フェルールホルダの下端面に受発光モジュールの円筒状の接続部の上端面を突き当てて、受発光モジュールの姿勢を調整し、
次いで、フェルールホルダのＺ軸方向の位置をレーザ光を用いて測定し、その測定結果に基づいて、フェルールとフェルールホルダの間及びフェルールホルダと前記接続部の間のＺ軸方向の溶接位置を決定し、
Ｚ軸に対して垂直な平面内での前記接続部の二次元位置をレーザ光を用いて測定し、その測定結果に基づいて、フェルールとフェルールホルダの間及びフェルールホルダと前記接続部の間の上記平面内での溶接位置を決定し、
次いで、上記の様にして決定された溶接位置のデータに基づいてレーザ溶接機の位置及び向きを制御して、フェルールとフェルールホルダの間、及びフェルールホルダと前記接続部の間を溶接すること、
を特徴とする受発光モジュールへの光ファイバの取り付け方法。
【請求項２】
前記フェルールホルダのＺ軸方向の位置を測定する際、Ｚ軸に対して垂直方向からレーザ光を照射するとともに、このレーザ光を前記フェルールホルダを間に挟んでレーザ光源に対向して配置された受光素子を用いて検出し、前記フェルールホルダがレーザ光を遮る時の、光源、フェルールホルダ及び受光素子の三者の相対位置に基づき、前記フェルールホルダのＺ軸方向の位置を測定することを特徴とする請求項１に記載の受発光モジュールへの光ファイバの取り付け方法。
【請求項３】
前記フェルールホルダのＺ軸方向の位置を測定する際、Ｚ軸方向に一定の幅を有する帯状断面のレーザ光を、Ｚ軸方向に対して垂直にフェルールホルダに向けて照射するとともに、前記受光素子をＺ軸方向に走査しながらこのレーザ光を検出し、これによって、前記フェルールホルダの上端面のＺ座標値を測定することを特徴とする請求項２に記載の受発光モジュールへの光ファイバの取り付け方法。
【請求項４】
前記接続部のＺ軸に対して垂直な平面内での二次元位置を測定する際、Ｚ軸に対して垂直な二つの方向からレーザ光を照射するとともに、各レーザ光を前記フェルールホルダを間に挟んで各光源に対向して配置された受光素子を用いてそれぞれ検出し、前記フェルールホルダが各レーザ光を遮る時の、光源、フェルールホルダ及び受光素子の三者の相対位置に基づき、前記フェルールホルダの二次元位置を測定することを特徴とする請求項１に記載の受発光モジュールへの光ファイバの取り付け方法。
【請求項５】
前記接続部のＺ軸に対して垂直な平面内での二次元位置を測定する際、前記平面内で一定の幅を有する帯状断面のレーザ光を、互いに直交する二つの方向から前記接続部に向けて照射するとともに、前記各受光素子を前記平面内で各レーザ光の照射方向に対して垂直方向に走査しながら各レーザ光を検出し、これによって、前記接続部の前記平面内での二次元位置を測定することを特徴とする請求項４に記載の受発光モジュールへの光ファイバの取り付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバの先端に受発光モジュールを取り付けるための方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバの先端への受発光モジュールの取り付けは、次のような手順で行われていた。先ず、光ファイバの先端部に設けられたフェルールを、フェルールホルダに挿入する。フェルールホルダに対する受発光モジュールのソケット部の位置合わせを、目視または画像処理で行う。次いで、レーザを用いたスポット溶接で両者を固定する。
【０００３】
しかし、目視による位置合わせには時間がかかるので、受発光モジュールの取り付け工程の能率が低い。また、また、画像処理による位置合わせには、高価なシステムが必要となる。
【０００４】
また、位置合わせの精度が十分に確保されていない場合には、後続の工程で、受発光モジュールの取り付け位置及び姿勢について検査する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の様な従来の光ファイバの先端への受発光モジュールの取り付け方法の問題点に鑑み成されたもので、本発明は、光ファイバの先端へ受発光モジュールを高い位置精度で取り付けるための方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光ファイバの先端にフェルールホルダを介して受発光モジュールをレーザ溶接で取り付ける方法であって、
光ファイバの光軸をＺ軸に対して平行にして、光ファイバの先端のフェルールを下向きにした状態でフェルールを固定し、
フェルールの周囲にフェルールホルダを装着した後、
フェルールホルダの下端面に受発光モジュールの接続部の上端面を突き当てて、受発光モジュールの姿勢を調整し、
次いで、フェルールホルダのＺ軸方向の位置を測定し、その測定結果に基づいて、フェルールとフェルールホルダの間及びフェルールホルダと前記接続部の間のＺ軸方向の溶接位置を決定し、
Ｚ軸に対して垂直な平面内での前記接続部の二次元位置を測定し、その測定結果に基づいて、フェルールとフェルールホルダの間及びフェルールホルダと前記接続部の間の上記平面内での溶接位置を決定し、
次いで、上記の様にして決定された溶接位置のデータに基づいてレーザ溶接機の位置及び向きを制御して、フェルールとフェルールホルダの間、及びフェルールホルダと前記接続部の間を溶接すること、
を特徴とする。
【０００７】
好ましくは、前記フェルールホルダのＺ軸方向の位置をレーザ光を用いて測定するとともに、Ｚ軸に対して垂直な平面内での前記接続部の二次元位置をレーザ光を用いて測定する。
【０００８】
好ましくは、前記フェルールホルダのＺ軸方向の位置を測定する際、Ｚ軸に対して垂直方向からレーザ光を照射するとともに、このレーザ光を前記フェルールホルダを間に挟んで光源に対向して配置された受光素子を用いて検出し、前記フェルールホルダがレーザ光を遮る時の、光源、フェルールホルダ及び受光素子の三者の相対位置に基づき、前記フェルールホルダのＺ軸方向の位置を測定する。
【０００９】
この場合、例えば、Ｚ軸方向に一定の幅を有する帯状断面のレーザ光を、Ｚ軸方向に対して垂直にフェルールホルダに向けて照射するとともに、前記受光素子をＺ軸方向に走査しながらこのレーザ光を検出し、これによって、前記フェルールホルダの上端面のＺ座標値を測定する。
【００１０】
また、好ましくは、前記接続部のＺ軸に対して垂直な平面内での二次元位置を測定する際、Ｚ軸に対して垂直な二つの方向からレーザ光を照射するとともに、各レーザ光を前記フェルールホルダを間に挟んで各光源に対向して配置された受光素子を用いてそれぞれ検出し、前記フェルールホルダが各レーザ光を遮る時の、光源、フェルールホルダ及び受光素子の三者の相対位置に基づき、前記フェルールホルダの二次元位置を測定する。
【００１１】
この場合、例えば、前記平面内で一定の幅を有する帯状断面のレーザ光を、互いに直交する二つの方向から前記接続部に向けて照射するとともに、前記各受光素子を前記平面内で各レーザ光の照射方向に対して垂直方向に走査しながら各レーザ光を検出し、これによって、前記接続部の前記平面内での二次元位置を測定する。
【００１２】
本発明の受発光モジュールへの光ファイバの取り付け方法によれば、前記フェルールホルダの位置及び前記受発光モジュールの前記接続部の位置を短時間で正確に検出することができる。従って、光ファイバの先端に対する、受発光モジュールの位置合わせ精度を高めることができる。また、このようにして検出された前記接続部の位置に基づいて、スポット溶接の際のレーザの照射位置及び焦点距離を正確に調整することができる。以上の結果、光ファイバの先端部に対する、受発光モジュールの取り付けの位置精度を高めるとともに、取り付け作業に要する時間を短縮することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に、光ファイバの先端に受発光モジュールを取り付ける際の組立図を示す。図２に、光ファイバの先端への受発光モジュールが取り付けが終わった状態を示す。図中、１は光ファイバ、２はフェルール、３はフェルールホルダ、５は受発光モジュール、７はソケット部（接続部）を表す。
【００１４】
図１に示す様に、光ファイバ１は、その先端にフェルール２が取り付けられている。受発光モジュール５は、直方体のボディ６を有し、ボディ６の一方の端面には、光ファイバを接続するためのソケット部７が設けられている。受発光モジュールのボディ６の四側面の内、幅が狭い方の二面に、それぞれ複数の端子８が設けられている。なお、便宜上、上記の二面を側面と呼び、他の二面を前面及び背面と呼ぶことにする。図２に示す様に、フェルールホルダ３の内側にフェルール２を挿入した状態で、フェルールホルダ３の下端面にソケット部７の先端面が固定される。なお、フェルールホルダ３の内側にフェルール２を挿入した状態において、フェルール２の外周がフェルールホルダ３の内周に密着し、フェルール２の軸がフェルールホルダ３の軸に一致する。
【００１５】
図３を用いて、光ファイバ１の先端に受発光モジュール５を取り付ける手順について説明する。
【００１６】
先ず、光ファイバ１の先端に設けられたフェルール２を、先端側を下向きにして固定クランプ１１で保持する。なお、固定クランプ１１は、Ｖブロック１１ａ及び抑えブロック１１ｂから構成され、Ｖブロック１１ａによってフェルール２の位置及び姿勢が決定される。受発光モジュール５を、ソケット部７を上向きにして前面及び背面側から移動クランプ１２で保持する。
【００１７】
なお、図３において、ＶブロックのＶ字溝の方向に対して平行にＺ軸を定め、Ｚ軸に対して直交する方向にＸ軸及びＹ軸を定めている。θはＸ軸回りの傾角を表し、φはＹ軸回りの傾角を表す。フェルール２をＶブロックに固定したとき、光ファイバ１の軸心方向はＺ軸に平行になっている。また、受発光モジュール５の姿勢が基準の状態にあるとき、Ｘ軸は受発光モジュール５の側面に対して垂直方向に相当し、Ｙ軸は受発光モジュール５の前面及び背面に対して垂直方向に相当している。
【００１８】
フェルール２にフェルールホルダ３を装着した後、移動クランプ１２を駆動して受発光モジュール５の位置の粗調整及び姿勢の調整を行い、フェルールホルダ３の下端面（先端面）に、ソケット部７の上端面を突き当てる。これによって、フェルールホルダ３の下端面とソケット部７の上端面が密着し、互いに平行となる。
【００１９】
上述の様に、フェルールホルダ３はフェルール２と同軸であるので、フェルールホルダ３のＸＹ面内での位置は一定であり、傾角θ及びφは零であり、Ｚ軸方向の位置のみが不確定である。従って、上記の調整作業の結果、受発光モジュール５の姿勢（即ち、傾角θ及びφ）が確定する。
【００２０】
次に、図４（ａ）に示す様に、Ｚ軸方向に一定の幅を有する帯状断面のレーザ光２１を、フェルール２の側面の近傍で、Ｙ軸に対して平行に、フェルールホルダ３の側面に向けて照射する。このレーザ光３２を、フェルールホルダ３を間に挟んでレーザ光源に対向して配置された受光素子３１を用いて検出する。この受光素子３１は、Ｚ軸に対して垂直方向に伸びる幅の狭い矩形状の受光面を備えている。この状態で、受光素子３１をＺ軸方向に走査することによって、レーザ光２１がフェルールホルダ３で遮ぎられるときの受光素子３１のＺ座標の値から、フェルールホルダ３の上端面のＺ座標を検出することができる。この様にして測定されたフェルールホルダ３の上端面のＺ座標の値に基づいて、フェルール２とフェルールホルダ３の間及びフェルールホルダ３とソケット部７の間のＺ軸方向の溶接位置を決定する。
【００２１】
次に、以下の様に、フェルール２とフェルールホルダ３の間及びフェルールホルダ３とソケット部７の間のＸＹ面内での溶接位置を決定する。
【００２２】
図４（ｂ）に示す様に、Ｘ軸方向に一定の幅を有する帯状断面のレーザ光２２を、Ｙ軸に対して平行に、ソケット部７の側面に向けて照射する。このレーザ光２２を、ソケット部７を間に挟んでレーザ光源に対向して配置された受光素子３２を用いて検出する。この受光素子３２は、Ｘ軸に対して垂直方向に伸びる幅の狭い矩形状の受光面を備えている。この状態で、受光素子３２をＸ軸方向に走査することによって、レーザ光２２がソケット部７で遮ぎられるときの受光素子３２のＸ座標の値から、ソケット部３のＸ座標を検出することができる。
【００２３】
同様に、Ｙ軸方向に一定の幅を有する帯状断面のレーザ光２３を、Ｘ軸に対して平行に、ソケット部７の側面に向けて照射する。このレーザ光２３を、ソケット部７を間に挟んでレーザ光源に対向して配置された受光素子３３を用いて検出する。この受光素子３３は、Ｙ軸に対して垂直方向に伸びる幅の狭い矩形状の受光面を備えている。この状態で、受光素子３３をＹ軸方向に走査することによって、レーザ光２３がソケット部７で遮ぎられるときの受光素子３３のＹ座標の値からソケット部３のＹ座標を検出することができる。
【００２４】
この様にして測定されたソケット部７のＸＹ座標の値に基づいて、フェルール２とフェルールホルダ３の間及びフェルールホルダ３とソケット部７の間のＸＹ面内での溶接位置を決定する。
【００２５】
次に、上記の様にして決定された溶接位置のデータに基づいて、レーザ溶接機の位置及び向きを制御して、図５に示すように、フェルール２の外周とフェルールホルダ３の上端面の接触部、及びフェルールホルダ３の下端面の外周とソケット部７の上端面の外周の接触部にＹＡＧレーザ４１、４２を照射してスポット溶接を行い、フェルール２に対してフェルールホルダ３を固定するとともに、フェルールホルダ３に対してソケット部７を固定する。
【００２６】
なお、上記の例では、受光素子を走査して、レーザ光の光路が測定対象物によって遮ぎられるときの受光素子の位置のデータに基づいて、測定対象物の位置を測定しているが、受光素子を固定した状態で、レーザ光源を走査して測定対象物の位置を測定することもできる。この場合には、ビーム状のレーザ光を使用し、受光素子には、広い受光面を有し光の到達点の座標を測定できるものを使用する。この受光素子を固定した状態で、レーザ光源を走査し、レーザ光の光路が測定対象物によって遮ぎられるときのレーザ光源の位置のデータに基づいて、測定対象物の位置を測定する。
【００２７】
更に、レーザ光の光路及び受光素子の位置を固定した状態で、測定対象物を移動して測定対象物の位置を求めることもできる。この場合には、受光モジュール５（図３）を移動クランプ１２（図３）で保持し、受光モジュール５の姿勢の調整が終わった後、移動クランプ１２を各方向に移動して、レーザ光の光路が測定対象物によって遮ぎられるときの移動クランプ１２（図３）の固有の座標値と、そのときの測定対象物のＸＹＺ座標（図３）上での位置（既知）との間の差を求める。この差の値を用いて、ＸＹＺ座標上での測定対象物の目標位置に対応する、移動クランプ１２の移動目標位置を算出することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の受発光モジュールへの光ファイバの取り付け方法によれば、光ファイバの先端に対する、受発光モジュールの取り付け精度を高めるとともに、取り付け作業に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ファイバの先端に受発光モジュールを取り付ける際の組立図。
【図２】光ファイバの先端への受発光モジュールが取り付けが終わった状態を示す図。
【図３】光ファイバの先端に受発光モジュールを取り付ける手順について説明する図。
【図４】フェルールホルダ及び受発光モジュールの位置決め方法について説明する図、（ａ）はフェルールホルダ及び受発光モジュールのＺ軸方向の位置決め方法、（ｂ）は受発光モジュールのＸＹ面内での位置決め方法を表す。
【図５】フェルールとフェルールホルダの間及びフェルールホルダとソケット部７の間をスポット溶接で固定する方法について説明する図。
【符号の説明】
１・・・光ファイバ、
２・・・フェルール（光ファイバの先端部）、
３・・・フェルールホルダ、
５・・・受発光モジュール、
６・・・ボディ、
７・・・ソケット部（接続部）、
８・・・端子、
１１・・・固定クランプ、
１２・・・移動クランプ、
２１、２２、２３・・・レーザ光、
３１、３２、３３・・・受光素子、
４１、４２・・・ＹＡＧレーザ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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