JP2009105288A - 光学用キャップ部品 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗溶接用電極のコーナー部の接触によりキャップ本体の筒部に不当な変形が生じるという事態を防止することにより、低融点ガラスの割れを可及的に低減する。
【解決手段】筒部２ｂの底部に抵抗溶接用電極７が当接するフランジ部２ｃを有する有蓋円筒状のキャップ本体２と、キャップ本体２の蓋部２ａに低融点ガラス４で固着され、蓋部２ａに形成された貫通孔２ａ１を封止する球レンズ３とを備えた光学用キャップ部品１であって、筒部２ｂの外周面とフランジ部２ｃの上面との連結部２ｄのうち、抵抗溶接用電極７のコーナー部７ａが位置する部分にヌスミ５を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、光通信や光センサ等に用いられる発光素子或いは受光素子等を内部に収容した状態で、ステムに抵抗溶接用電極によって抵抗溶接される光学用キャップ部品に関する。

一般に、光学用キャップ部品は、光通信や光センサ等に用いられる発光素子或いは受光素子等の光素子を覆うもので、その内部を例えば気密状態に保持することにより、光素子に対する光の入出力を適正に行わせ得る構成とされている。

具体的には、この種の光学用キャップ部品は、有蓋筒状のキャップ本体と、このキャップ本体の蓋部に低融点ガラスで固着され、蓋部に形成された貫通孔を封止する光透過部材（例えば、球レンズ）とを備えている。そして、この光学用キャップ部品は、上述のような光素子が取り付けられたステムに抵抗溶接されるのが通例とされている。

そのため、光学用キャップ部品のキャップ本体の筒部底部には、抵抗溶接用電極が当接するフランジ部が形成されている（例えば、下記の特許文献１〜３参照）。そして、このフランジ部の底面をステムの上面に接触させた状態で、フランジ部の上面に抵抗溶接用電極を当接して通電することにより、フランジ部とステム間にジュール熱を作用させて両者を溶接するようになっている。

この際、近年では、抵抗溶接用電極として、例えば、下記の特許文献３の図１〜図５に開示されているように、キャップ本体の外周に沿って複数に分割され、その分割した個々の電極を内側に締付けることによりキャップ本体の筒部の外面を把持するように構成されたものが使用される場合が多くなっている。なお、この状態で、抵抗溶接用電極の底面は、抵抗溶接を行うために、フランジ部の上面に当接している必要がある。
特開２００６−１０６５０４号公報 特開２００６−１２６２７２号公報 特開２００７−８３２４７号公報

ところで、上述の光学用キャップ部品のキャップ本体は、加工コストの低廉化等の観点からプレス成形品が使用される場合がある。そのため、この場合には、キャップ本体の筒部外面と、フランジ部の上面との連結部は、鋭角に曲折することなく、Ｒ形状となって一部盛り上がった状態となるのが実情である。

その結果、上述のように、分割された抵抗溶接用電極でキャップ本体の筒部外面を把持した場合に、抵抗溶接用電極のコーナー部は、キャップ本体の筒部外面に接触する前に、キャップ本体の筒部外面とフランジ部上面との間のＲ形状をなす連結部に接触してしまう。そのため、分割された抵抗溶接用電極を内側に締付けると、キャップ本体の筒部外面よりも連結部が優先的に締付けられることになり、キャップ本体全体が不当な変形を来たすことになる。そして、このような変形が生じると、光透過部材を固着している低融点ガラスに割れが生じ、光学用キャップ部品とステムとで囲繞された空間の気密性が容易に破られるという問題が生じ得る。

なお、このような問題に対処するために、抵抗溶接用電極のコーナー部をＲ面又はＣ面に加工して、抵抗溶接用電極のコーナー部が、キャップ本体の筒部外面とフランジ部の上面との連結部に非接触となるようにすることも考えられるが、かかる手法は実用的ではない。すなわち、抵抗溶接を繰り返し行うと、抵抗溶接用電極の底面が磨耗するため、その磨耗した底面を平面に研磨するのが一般的であるが、抵抗溶接用電極のコーナー部をＲ面又はＣ面とする場合には、その都度、別途コーナー部の研磨処理が必要となることから、労力及びコストの観点からも実用的ではない。

また、上記の特許文献１，２には、キャップ本体の一部を薄肉にしたり、或いはキャップ本体の蓋部の中央領域を下方に窪ませることにより、キャップ本体の筒部に生じた変形を吸収し、低融点ガラスの割れを抑制しようとするものであるが、上述の抵抗溶接用電極のコーナー部の接触によるキャップ本体の変形自体を防止するものではない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、抵抗溶接用電極のコーナー部の接触によりキャップ本体の筒部に不当な変形が生じるという事態を防止することにより、低融点ガラスの割れを可及的に低減することを技術的課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明は、筒部の底部に抵抗溶接用電極が当接するフランジ部を有する有蓋筒状のキャップ本体と、該キャップ本体の蓋部に低融点ガラスで固着され、前記蓋部に形成された貫通孔を封止する光透過部材とを備えた光学用キャップ部品において、前記筒部の外面と前記フランジ部の上面との連結部のうち、前記抵抗溶接用電極のコーナー部が位置する部分にヌスミを設けたことに特徴づけられる。

このような構成によれば、ヌスミにより、抵抗溶接用電極のコーナー部がキャップ本体と非接触となるので、抵抗溶接用電極のコーナー部がキャップ本体と接触することによりキャップ本体の筒部に変形が生じるという事態を確実に防止することができる。したがって、筒部の変形に起因する低融点ガラスの割れを可及的に低減することが可能となる。

上記の構成において、前記キャップ本体は、プレス成形品であることが好ましい。

このようにすれば、キャップ本体を切削加工で成形する場合に比して、キャップ本体の加工コストを大幅に低廉化することができる。また、近年、光学用キャップ部品に推進されている小型化に対応するために、キャップ本体を薄肉にすることが要請される場合があるが、プレス成形品であれば、かかる要請を満たすキャップ本体を容易に製造することができる。

この場合、前記ヌスミは、前記筒部の外面に沿う仮想筒面よりも外方にのみ形成されていることが好ましい。

このようにすれば、プレス成形によりヌスミを形成する場合に、そのヌスミの形成位置に対応した肉を、フランジ部の外側への寸法変化により逃がすことができる。すなわち、プレス成形によりヌスミを形成する際に、筒部の高さ方向の寸法が変化するという事態を防止することができる。そして、一般に、光透過部材としては、球レンズ等のレンズが使用される場合が多く、この場合にはレンズの焦点距離との関係から、筒部の高さ方向寸法は厳密に管理することが要求されるが、上述のようにヌスミを形成することで、かかる要求を確実に満たしつつ低融点ガラスの割れを抑制することが可能となる。

以上のように本発明に係る光学用キャップ部品によれば、キャップ本体の筒部外面とフランジ部上面との連結部のうち、抵抗溶接用電極のコーナー部が位置する部分にヌスミが設けられていることから、抵抗溶接用電極のコーナー部がキャップ本体の連結部に接触してキャップ本体の筒部が変形を来たすという事態を確実に防止することができる。したがって、筒部の不当な変形に起因して生じる低融点ガラスの割れを可及的に低減できる。

以下、本発明に係る一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１（ａ），（ｂ）は、本実施形態に係る光学用キャップ部品を示す縦断面図である。図１（ａ）に示すように、この光学用キャップ部品１は、有蓋円筒状のキャップ本体２と、キャップ本体２の蓋部２ａに固着された球レンズ（光透過部材）３とを備えている。

キャップ本体２は、蓋部２ａの中心に貫通孔２ａ１を有すると共に、筒部２ｂの底部に半径方向外方に延出したフランジ部２ｃを有する。そして、この蓋部２ａの貫通孔２ａ１を封止するように、上記の球レンズ３が低融点ガラス４により固着されている。

キャップ本体２は金属製であって、プレス加工により成形される。そのため、図１（ｂ）に拡大して示すように、キャップ本体２の筒部２ｂの外周面と、フランジ部２ｃの上面との連結部２ｄは、通常、図中に一点鎖線Ｘで示すようにＲ面をなすことになるが、この実施形態では、当該連結部２ｄにヌスミ５が設けられている。

詳述すると、このヌスミ５は、筒部２ｂの外周面に沿う仮想直線（筒部２ｂの外面に沿う仮想円筒面の一部）Ｙよりも半径方向外方で、フランジ部２ｃの上面を下方に窪ませることにより形成されており、ヌスミ５の最内径部は筒部２ｂの外周面に連続し、その最外径部はフランジ部２ｃの上面の平面部に連続している。このようなヌスミ５は、キャップ本体２の全周に、プレス加工により形成される。このようにすれば、ヌスミ５を形成した場合に窪む部分（図１（ｂ）の一点鎖線Ｘと、ヌスミ５の表面に沿う線で囲繞される部分）の肉を、フランジ部２ｃの半径方向外方への寸法変化により逃がすことができる。したがって、ヌスミ５をプレス加工により形成する場合であっても、筒部２ｂの高さ方向の寸法精度を、球レンズ３の焦点距離との関係から厳格に管理された状態で維持することができる。

なお、フランジ部２ｃの底面には、抵抗溶接時に溶融するプロジェクション２ｅが形成されており、そのプロジェクション２ｅの最大肉厚部は、フランジ部２ｃの上面におけるヌスミ５を除外した平面部の直下方に位置している。これは、抵抗溶接時に、プロジェクション２ｅの最大肉厚部にフランジ部２ｃの上面における平面部を介して電流を効率的に流すためである。

次に、このように構成された光学用キャップ部品１のステムへの溶接方法を説明する。

図２に示すように、ステム６に光学用キャップ部品１を溶接する際には、円筒を周方向に例えば３分割した構造の抵抗溶接用電極７が利用される。そして、この複数に分割された個々の抵抗溶接用電極７を半径方向内方に締付けて、抵抗溶接用電極７の内周面で、キャップ本体２の筒部２ｂの外周面を把持し、溶接ステージ８まで搬送する。一方、溶接ステージ８には、凹部８ａが形成されており、この凹部８ａに光素子９が取付けられたステム６を予め収容しておく。

そして、抵抗溶接用電極７によって光学用キャップ部品１の水平面上の位置を微調整しながら、光学用キャップ部品１の球レンズ３と、光素子９との光軸を合わせ、この位置関係を保ったまま、フランジ部２ｃのプロジェクション２ｅをステム６の上面に当接させる。その後、抵抗溶接用電極７によりフランジ部２ｃとステム６の間に電流を流し、このときに生じるジュール熱でプロジェクション２ｅを溶融させ、光学用キャップ部品１とステム６を溶接する。

このように、抵抗溶接用電極７でキャップ本体２の筒部２ｂを把持した状態で、光学用キャップ部品１を搬送し、ステム６に溶接する間、図２（ｂ）に拡大して示すように、抵抗溶接用電極７のコーナー部７ａは、ヌスミ５が形成されたキャップ本体２の連結部２ｄと非接触となる。具体的には、ヌスミ５は、筒部２ｂの外周面に沿う仮想直線Ｙよりも半径方向外方で、フランジ部２ｃの上面を下方に窪まされることにより形成されているので、抵抗溶接用電極７のコーナー部７ａの底面が、キャップ本体２の連結部２ｄと非接触となる。そのため、抵抗溶接用電極７のコーナー部７ａがキャップ本体２と接触して、キャップ本体２の筒部２ｂに不当な変形が生じるという事態を確実に防止することができる。したがって、筒部２ｂの変形に起因した低融点ガラス４の割れを可及的に低減することが可能となる。さらに、抵抗溶接を繰り返し行って抵抗溶接用電極７の底面が磨耗した場合であっても、抵抗溶接用電極７の底面を研磨するだけで、そのコーナー部７ａをＲ面やＣ面に別途加工する必要がないので、抵抗溶接用電極７の保守管理が容易となる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施することができる。例えば、上記の実施形態では、キャップ本体２の連結部２ｄのヌスミ５を、抵抗溶接用電極７のコーナー部７ａの底面が非接触となるようにフランジ部２ｃの上面に設けた場合を説明したが、図３に示すように、抵抗溶接用電極７のコーナー部７ａの内周面が非接触となるように筒部２ｂの外周面にヌスミ５を設けてもよい。また、図４に示すように、抵抗溶接用電極７のコーナー部７ａの底面および内周面が非接触となるように、筒部２ｂの外周面からフランジ部２ｃの上面に跨るようにヌスミ５を設けてもよい。この２つの変形例において、キャップ本体２の筒部２ｂの高さ方向における寸法精度を維持する観点からは、ヌスミ５を切削加工により形成することが好ましい。

また、上記の実施形態では、光透過部材として球レンズ３を例示したが、例えばロッドレンズ等のその他のレンズ、或いはレンズ作用を有さないガラス板などの透明板であってもよく、使用形態に応じてその形状を適宜選択し得る。

（ａ）は、本発明の実施形態に係る光学用キャップ部品の全体構成を示す縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ領域を拡大して示す縦断面図である。 （ａ）は、本実施形態に係る光学用キャップ部品をステムに溶接する工程を示す縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ領域を拡大して示す縦断面図である。 本実施形態の変形例を示す要部拡大縦断面図である。 本実施形態の変形例を示す要部拡大縦断面図である。

符号の説明

１ 光学用キャップ部品
２ キャップ本体
２ａ 蓋部
２ａ１ 貫通孔
２ｂ 筒部
２ｃ フランジ部
２ｄ 連結部
２ｅ プロジェクション
３ 球レンズ
４ 低融点ガラス
５ ヌスミ
６ ステム
７ 抵抗溶接用電極
７ａ コーナー部
８ 溶接ステージ
８ａ 凹部
９ 光素子

Claims (3)

1. 筒部の底部に抵抗溶接用電極が当接するフランジ部を有する有蓋筒状のキャップ本体と、該キャップ本体の蓋部に低融点ガラスで固着され、前記蓋部に形成された貫通孔を封止する光透過部材とを備えた光学用キャップ部品において、
   前記筒部の外面と前記フランジ部の上面との連結部のうち、前記抵抗溶接用電極のコーナー部が位置する部分にヌスミを設けたことを特徴とする光学用キャップ部品。
2. 前記キャップ本体が、プレス成形品である請求項１に記載の光学用キャップ部品。
3. 前記ヌスミが、前記筒部の外面に沿う仮想筒面よりも外方にのみ形成されている請求項２に記載の光学用キャップ部品。

Images