JP3655841B2 - Surface matching device - Google Patents
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Description
【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface aligning device, and more particularly to a surface aligning device used for adjusting a surface between components and a central axis at the time of joining optical components.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a copying / center axis adjustment mechanism as shown in FIG. 5 is used in order to adjust the surface and center axis between parts when optical parts are joined.
[0003]
This mechanism includes an upper and
[0004]
Then, with the above configuration, the object to be processed 119 is set on the clamp part 118, and the object to be processed 120 is set on the
[0005]
Next, the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional mechanism, as shown in FIG. 6, when the copying surface of the
[0007]
Further, the conventional mechanism has a problem that an error is likely to occur by a person because the determination as to whether or not the surfaces of the objects to be processed 119 and 120 are imitating often depends on visual observation.
[0008]
Therefore, the present invention has been made in view of the problems in the conventional mechanism described above, and even if the copying surface of the object to be processed is small, the both surfaces can be easily perfectly aligned, and whether or not both surfaces are copied. It is an object of the present invention to provide a surface aligning device that does not rely on visual inspection for such determination and does not cause human error.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to
[0013]
According to the first aspect of the present invention, the urging means urges one or both of the convex sphere blocks in a direction in which both convex sphere blocks are close to each other, thereby bringing the joint surfaces of the objects to be processed into each other. Since it can be forcibly moved in the approaching direction, both surfaces can be perfectly aligned easily even if the bonding surface (copying surface) of the workpiece is small.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, as a preferred form of the first aspect of the present invention, the urging means includes a movable plate interposed between the clamp portion and the convex spherical block, and the movable plate. It is characterized in that a part is constituted by a movable stage that is biased toward the convex spherical block facing each other. Thus, the urging means can be configured with a simple configuration.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the surface aligning apparatus according to the second aspect, the movable plate is provided with a load measuring means for measuring a load applied to the movable plate.
[0016]
According to the invention described in
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a specific example of the embodiment of the surface alignment apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, the case where this surface aligning apparatus is used for adjusting the surface between the components and the central axis when joining the optical components will be described.
[0018]
1 and 2 show an embodiment of a surface aligning device according to the present invention. This surface aligning device includes a
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
Further, a positioning means (not shown) is provided to align the center point of the joint surface of the
[0022]
The
[0023]
In addition, below the
[0024]
Next, the operation of the surface matching apparatus according to the present invention having the above configuration will be described.
[0025]
First, as shown in FIG. 1, the
[0026]
Next, by supplying air between the
[0027]
Here, it is a case where the joint surface (copy surface) between the
[0028]
Then, the air between the
[0029]
Next, a second embodiment of the surface aligning apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0030]
The surface matching device according to the present embodiment includes a convex
[0031]
The
[0032]
Next, the operation of the surface matching apparatus having the above configuration will be described in detail.
[0033]
First, the
[0034]
The
[0035]
After the surfaces of the
[0036]
Here, it is a case where the joint surface (copy surface) of the
[0037]
In this case, the values of the three
[0038]
Then, the air between the base block 11 (12) and the convex
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if the copying surface of the object to be processed is small, it is possible to easily match both surfaces easily. It is possible to provide a surface aligning device that does not cause a mechanical error.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially broken front view showing a first embodiment of a surface matching apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is a partially broken front view for explaining the operation of the surface aligning apparatus of FIG. 1;
FIG. 4 is a partially broken front view showing a second embodiment of the surface matching apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic front view showing an example of a conventional copying / centering axis adjustment mechanism.
6 is a partial cross-sectional view for explaining a problem when the copying / center axis adjustment mechanism of FIG. 5 is used. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
15 Clamping
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