(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続する２つの光部品（Ｗ１、Ｗ２）の接続面同士を突き合わせて面合わせを行うための面合わせ装置において、
面合わせ対象の一方の光部品（Ｗ１）を傾動可能に支持する傾動支持装置（１０）と、面合わせ対象の他方の光部品（Ｗ２）を傾動不能に支持する接触荷重付与手段（５０）とを有し、
前記傾動支持装置（１０）が、固定配置の基台（１１）と、傾動台座（２１）とで構成され、
前記基台（１１）は、両面が球面状のオーバハング部（１４）を具備し、前記傾動台座（２１）は、前記オーバハング部（１４）の球面状の両面を挟むように係合し、当該オーバハング部（１４）の球面に沿って傾動可能に設けられ、前記オーバハング部（１４）の球面状の一方面（１４Ａ）とこれに対向する前記傾動台座（２１）の対向面（２２Ａ）との間に第１の静圧球面軸受（１０１）が構成され、前記オーバハング部（１４）の球面状の他方面（１４Ｂ）とこれに対向する前記傾動台座（２１）の対向面（２３Ａ）との間に第２の静圧球面軸受（１０２）が構成され、
前記第１の静圧球面軸受（１０１）の作動流体圧力と前記第２の静圧球面軸受（１０２）の作動流体圧力を検出する圧力検出手段（４１）と、
この圧力検出手段（４１）により検出された前記第１の静圧球面軸受（１０１）の作動流体圧力と前記第２の静圧球面軸受（１０２）の作動流体圧力との差圧を用いて算出された接続する２つの光部品（Ｗ１、Ｗ２）の面合わせ接触荷重をフィードバック補償信号として、前記面合わせ対象の他方の光部品（Ｗ２）を傾動不能に支持する接触荷重付与手段（５０）による面合わせ接触荷重の付与を制御する接触荷重制御手段（４４）と、を有していることを特徴とする光部品の接続面の面合わせ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバ等の光部品の接続面の面合わせ装置に関し、特に、接続する２つの光部品の接続面同士を突き合わせて面合わせを行うための面合わせ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信用光ファイバと光通信用の変換素子等との光部品の接続面同士の面合わせは、面合わせ対象の一方の光部品を、ジンバル機構を備えた保持機構（台座）に取り付け、この一方の光部品の接続面と他方の光部品の接続面とを突き合わせ、他方の光部品の接続面を一方の光部品の接続面に軽荷重で押し付けて行う。この面合わせを確実に行うために、面合わせ動作中の押付荷重、すなわち、接続面同士の接触荷重を所定の適正値範囲に収めるように、接触荷重を制御する必要がある。
【０００３】
この接触荷重の制御のために、ロードセルを光部品の支持部に取り付け、ロードセルによって面合わせ動作中の接触荷重を検出し、ロードセルによる接触荷重の検出値によってフィードバック補償式に接触荷重を制御することが行われる（特開２００１−３０５３７５号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ロードセルによる面合わせ動作中の接触荷重検出では、以下の問題点が生じる。
（１）ロードセルへの過負荷によるロードセルの破損
光部品の接続面の面合わせ装置に使用される小型のロードセルの耐荷重は、坪量の数倍程度である。このため、ロードセルの装置への組付時や、ワーク（光部品）取付時や、地震等による過大振動等により、作業者の意図に反して過大な負荷がロードセルに作用し、ロードセルを破損させてしまうことがある。
【０００５】
（２）スペースおよび質量の無駄
光部品は寸法が小さく、面合わせ対象の面も微小である。微細な面同士の突き合わせにより、一方の光部品の接続面を、他方の光部品の接続面に平行な状態に姿勢変化させるには、ジンバル機構上の移動質量を極力小さくする必要がある。
ロードセルを使用して面合わせ方向の推力を測定するためには、光部品を推力方向のガイド機構を用いてジンバル機構に取り付ける必要がある。このガイド機構のために、質量、必要スペースが大きくなり、面合わせ装置の大型化、質量増加が生じる。
【０００６】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、ロードセルによらずに、面合わせ動作中の接触荷重を的確に検出し、耐久性に優れ、小型、軽量の面合わせ装置を提供することを目的としている。
【０００７ 】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による光部品の接続面の面合わせ装置は、接続する２つの光部品の接続面同士を突き合わせて面合わせを行うための面合わせ装置において、面合わせ対象の一方の光部品を傾動可能に支持する傾動支持装置と、面合わせ対象の他方の光部品を傾動不能に支持する接触荷重付与手段とを有し、前記傾動支持装置が、固定配置の基台と、傾動台座とで構成され、前記基台は、両面が球面状のオーバハング部を具備し、前記傾動台座は、前記オーバハング部の球面状の両面を挟むように係合し、当該オーバハング部の球面に沿って傾動可能に設けられ、前記オーバハング部の球面状の一方面とこれに対向する前記傾動台座の対向面との間に第１の静圧球面軸受が構成され、前記オーバハング部の球面状の他方面とこれに対向する前記傾動台座の対向面との間に第２の静圧球面軸受が構成され、前記第１の静圧球面軸受の作動流体圧力と前記第２の静圧球面軸受の作動流体圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段により検出された前記第１の静圧球面軸受の作動流体圧力と前記第２の静圧球面軸受の作動流体圧力との差圧を用いて算出された接続する２つの光部品の面合わせ接触荷重をフィードバック補償信号として、前記面合わせ対象の他方の光部品を傾動不能に支持する接触荷重付与手段による面合わせ接触荷重の付与を制御する接触荷重制御手段と、を有していることを特徴とするものである。
【０００８】
この発明による光部品の接続面の面合わせ装置によれば、面合わせ対象の一方の光部品を傾動可能に支持する傾動支持装置の台座が静圧軸受等の非接触流体軸受による球面軸受によって傾動支持装置の基台により支持され、台座と基台との間のオーバハング部の両側にある第１の静圧球面軸受と第２の静圧球面軸受の各々の作動流体の圧力が圧力検出手段によって検出される。この圧力検出手段により検出された前記第１の静圧球面軸受の作動流体圧力と前記第２の静圧球面軸受の作動流体圧力との差圧を用いて算出された接続する２つの光部品の面合わせ接触荷重をフィードバック補償信号として、前記面合わせ対象の他方の光部品を傾動不能に支持する接触荷重付与手段による面合わせ接触荷重の付与が接触荷重制御手段で制御される。その結果、前記台座に設置される面合わせ対象の一方の光部品の重量ばらつきの影響を受けることなく光部品の接触荷重を制御することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１はこの発明による光部品の接続面の面合わせ装置の一つの実施形態を示している。
【００１０】
面合わせ装置は、面合わせ対象の一方の光部品Ｗ１を傾動可能に支持する傾動支持装置１０と、面合わせ対象の他方の光部品Ｗ２を傾動不能に支持する接触荷重付与手段５０とを有している。
【００１１】
傾動支持装置１０は、固定配置の基台１１と、傾動台座２１とを含んでいる。
基台１１は、固定基盤部１２と、固定基盤部１２の上面中央部に垂直に立設された中央支柱部１３と、中央支柱部１３の上端部に形成された円盤状のオーバハング部１４とを一体構造として有している。
【００１２】
オーバハング部１４は、中央支柱部１３の上端部の全周に設けられて杯状をなし、上面１４Ａと下面１４Ｂが光部品Ｗ１の上端面ａの中央近傍を中心とする同一球心の球面状をなしている。これにより、オーバハング部１４は、全体に一様な厚さになっている。
【００１３】
傾動台座２１は、中間リング部材２４によって互いに締結された略円盤状の上部部材２２と環状の下部部材２３とを含み、上部部材２２と下部部材２３とでオーバハング部１４の全周を上下両側より挟むように係合し、オーバハング部１４の球面に沿って傾動可能になっている。
【００１４】
詳細には、上部部材２２は、オーバハング部１４上に載置されてオーバハング部１４の上面１４Ａと対向する球面状の下面２２Ａと、平らな大きい上部平面２２Ｂとを有している。下部部材２３は、オーバハング部１４の外縁位置より外側方位置にてオーバハング部１４を跨ぐ形態で、中間リング部材２４を挟んで締結ボルト２５によって上部部材２２の外周縁部と固定連結され、オーバハング部１４の下面１４Ｂと対向する球面状の上面２３Ａを有している。
【００１５】
上部部材２２の上部平面２２Ｂ上には光部品支持具３１が固定装着されている。光部品支持具３１は上端部に面合わせ対象の一方の光部品Ｗ１を垂直（鉛直）姿勢で上向きに交換可能に支持している。光部品Ｗ１は、光部品支持具３１の上方位置に傾動不能に接触荷重付与手段５０に取り付けられた他方の光部品Ｗ２と対向している。この場合、光部品Ｗ１の上端面ａと光部品Ｗ２の下端面ｂとが、接続する２つの光部品Ｗ１、Ｗ２の接続面となる。
【００１６】
オーバハング部１４の上面１４Ａとこれに対向する上部部材２２の下面２２Ａ、オーバハング部１４の下面１４Ｂとこれに対向する下部部材２３の上面２３Ａは、各々基台１１と傾動台座２１とのスラスト方向の球面軸受面であり、上部部材２２の下面２２Ａと下部部材２３の上面２３Ａには各々静圧軸受用の静圧流体ポケット（図示省略）が形成され、オーバハング部１４にはこの静圧流体ポケットに空気を噴出する空気噴出口１４Ｃ、１４Ｄが形成されている。
【００１７】
基台１１には空気噴出口１４Ｃに作動流体である圧縮空気を供給する空気供給通路１1Ａ、１１Ｂが形成されている。また、下部部材２３には排気通路２３Ｃが形成されている。
【００１８】
これにより、オーバハング部１４の球面状の一方の面（上面）１４Ａとこれに対向する台座２１の対向面（下面）２２Ａとの間に第１の静圧球面軸受１０１が構成され、オーバハング部１４の球面状の他方の面（下面）１４Ｂとこれに対向する台座２１の対向面（上面）２３Ａとの間に第２の静圧球面軸受１０２が構成される。
【００１９】
空気供給通路１1Ａ、１１Ｂには、空気供給管１５より規定圧力Ｐ０の圧縮空気が絞り手段１６、１７を介して供給される。空気噴出口１４Ｃ、１４Ｄよりオーバハング部１４の上下両側の球面軸受面間に圧縮空気が噴出されることにより、空気圧式の第１の静圧球面軸受１０１と第２の静圧球面軸受１０２によって傾動台座２１が、基台１１により、任意の傾斜方向に傾動自在に支持された状態に置かれる。
【００２０】
そこで、傾動台座２１の上部部材２２上の光部品支持具３１に取り付けられた光部品Ｗ１の上端面ａに、接触荷重付与手段５０によって相手側の光部品Ｗ２の下端面ｂを押し付けると、上端面ａが下端面ｂに密着するように傾動台座２１が傾動して両端面ａ、ｂが平行になり、接続する２つの光部品Ｗ１、Ｗ２の接続面の面合わせが行われる。
【００２１】
オーバハング部１４の上下両側の球面軸受面間の作動流体の圧力、換言すれば、第１の静圧球面軸受１０１の作動流体圧力Ｐ１と、第２の静圧球面軸受１０２の作動流体圧力Ｐ２を各々検出する圧力センサ４１が設けられている。圧力センサ４１は、傾動支持装置１０とは別に設置されるダイヤフラム式等の通常の空気圧センサによって構成することができる。作動流体圧力Ｐ１、Ｐ２を示す圧力センサ４１の出力信号は、アンプ４２によって増幅され、荷重演算装置４３に入力される。
【００２２】
荷重演算装置４３は、上述の面合わせ動作中にリアルタイムで、つぎの計算式（１）、（２）によって傾動台座２１が発生する軸方向推力Ｆ１と、面合わせ接触荷重Ｆを計算する。
Ｆ１＝（Ａ１・Ｐ１）−（Ａ２・Ｐ２）    …（１）
ただし、Ａ１：第１の静圧球面軸受１０１の作動流体作用領域の軸直角平面への有効投影面積、Ａ２：第２の静圧球面軸受１０２の作動流体作用領域の軸直角平面への有効投影面積である。  Ｆ＝Ｆ１−Ｗ    …（２）
ただし、Ｗ：傾動台座２１および傾動台座２１に搭載される移動重量の軸方向分力であり、軸方向分力Ｗはパラメータ設定される。
【００２３】
荷重演算装置４３によって演算された面合わせ接触荷重Ｆは、接触荷重付与手段５０の制御装置４４に与えられ、制御装置４４は、面合わせ接触荷重Ｆをフィードバック補償信号として接触荷重付与手段５０による面合わせ接触荷重の付与を制御する。
【００２４】
上述したように、ガイド機構を用いてロードセルを傾動支持装置１０等に取り付けることなく、また、ロードセルを用いることなく、面合わせ接触荷重を検出するから、ロードセルの破損に伴う経費および時間の無駄を減らすことができ、また、光部品を取り付ける傾動台座２１、光部品支持具３１の周辺を軽量コンパクトなものにでき、確実な面合わせを行えるようになる。
【００２５】
また、他の実施形態として、圧力センサ４１は、面合わせ対象の光部品Ｗ１、Ｗ２に対する接触荷重の付与前の第１の静圧球面軸受１０１の作動流体圧力Ｐ１０および第２の静圧球面軸受１０２の作動流体圧力Ｐ２０と、付与後の作動流体圧力Ｐ１１、Ｐ２１を検出し、荷重演算装置４３は、つぎの計算式（３）によって面合わせ接触荷重Ｆを計算する。
Ｆ＝Ａ１（Ｐ１１−Ｐ１０）−Ａ２（Ｐ２１−Ｐ２０）    …（３）
【００２６】
この場合には、接触荷重付与前の作動流体圧力と接触荷重付与後の作動流体圧力との変化値により面合わせ接触荷重Ｆが計算され、これによって触荷重付与手段５０による面合わせ接触荷重の付与が制御される。
これにより、傾動台座２１に設置される光部品Ｗ１の重量ばらつきによる面合わせ接触荷重計算値の誤差をキャンセルでき、光部品Ｗ１の重量ばらつきの影響を受けることなく光部品の接触荷重を制御することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明による光部品の接続面の面合わせ装置によれば、ロードセルによらずに、面合わせ動作中の接触荷重を的確に検出でき、優れた耐久性を得ることができ、併せて装置の小型軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による光部品の接続面の面合わせ装置の縦型仕様の一つの実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  傾動支持装置
１１  基台
１２  固定基盤部
１３  中央支柱部
１４  オーバハング部
１４Ａ  上面
１４Ｂ  下面
１４Ｃ、１４Ｄ  空気噴出口
２１  傾動台座
３１  光部品支持具
４１  圧力センサ
４２  アンプ
４３  荷重演算装置
４４  制御装置
５０  接触荷重付与手段
１０１  第１の静圧球面軸受
１０２  第２の静圧球面軸受
Ｗ１、Ｗ２  光部品
【図１】
0004071538.tif 000002