JPH07302570A - 光学測定機における被測定物の位置決め方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超精密部品の光学測定において被測定物の上
向きに置かれる被測定面を正確に位置決めし且つ光学軸
に対して正確に垂直に設置し得るようにした。 【構成】 垂直な設定面２に被測定物の一側面を密着し
た上、ストッパ−３、４で左右の位置決めを行い、次い
で上方より押動部材５を下降して被測定物の上面に当接
し、光学軸に沿った位置決めを行うと同時に被測定物の
上面を光学軸に垂直にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ−の光コネク
タ−のフェル−ル等の概して直方体状の超精密部品など
の被測定物（以下、単にワ−クと称する）を光学測定
機、例えば光学式顕微鏡と電子カメラの組合せによる測
定機にて測定するため、ワ−クを光学測定機の予定位置
に正確に位置決めするための方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】直方体状のワ−クを顕微鏡で測定するた
め、その光学測定機には顕微鏡の下において光学軸に平
行に設定面が設けられ、該設定面にワ−クの１側面を接
触させ且つ該設定面に真空吸引することによって、該側
面に直角な上向きの面である被測定面を光学軸に垂直に
設置し、測定が行われた。例えば光コネクタ−のフェル
−ルの場合、そこに形成された複数の微小な貫通孔に関
しそれらの孔の間隔、孔径及び孔の形状などが０．１ミ
クロンのオ−ダ−で測定される。

【０００３】従来技術ではワ−クは手作業により光学測
定機の設定面にセットされ、又は適当数のワ−クが、例
えば２５個のワ−クが５列５行に治具又はマガジン内に
配置され、そのような治具を光学測定機の顕微鏡の下に
可調整にセットした上、該治具を移動してその内のワ−
クを順次に光学軸の真下にセットすることによって測定
が行なわれた。

【０００４】上記の治具では各ワ−クはその１側面が該
治具の各列又は各行の垂直面に密着するように真空によ
り吸引されており、測定の直前に、例えば光コネクタ−
のフェル−ルでは図９及び図１０に示すように下部に段
部ｗ０が形成されているので手作業によりワ−クを若干
上方に移動してその段部上面を治具の溝ｂの段部下面ｃ
に衝合することによりワ−ク上面の位置決めが行なわれ
た。又は手作業によりワ−クの下面を光学軸に垂直な水
平面上に置き又は予定位置に合わせることによってワ−
クの被測定面たる上面の位置決めが行なわれたため、以
下に記載するような問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】とくに超精密部品の光
学測定ではワ−クの被測定面たる上面は顕微鏡の光学軸
に垂直に且つ顕微鏡のレンズから常に一定位置にセット
されねばならない。しかしながら、ワ−クには寸法公差
内でのばらつきがあり、そのためワ−クの下面又は段部
を基準にセットすると、ワ−クの下面又は段部から上面
までの寸法上のばらつきにより上面位置の誤差を生じ
る。

【０００６】また、直方体のワ−クの上面と下面が正確
に平行であるとは限らず、平行度の点でも僅かな誤差は
付随し、従ってワ−クの被測定面が光学軸に正確に垂直
に配置されるとは限らない。そのため顕微鏡で拡大され
る被測定面の位置はコンピュ−タ制御により画像拡大さ
れて０．１ミクロンオ−ダ−で測定され得るが、被測定
面の位置及び光学軸に対する垂直度、即ち水平度におけ
る僅かな誤差から、正確な測定を不可能もしくは困難に
しているという問題点があった。

【０００７】本発明の目的は上記従来技術の問題点を解
決することであって、それ故、被測定物の上向きに置か
れる被測定面を正確に位置決めし且つ光学軸に対し正確
に垂直に配置することができる光学測定機における被測
定物の位置決め方法および装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による光学測定機
における被測定物の位置決め方法では、顕微鏡の下に在
って光学軸ａ平行に設けられた設定面２にワ−クｗをそ
の一側面が該設定面に接触するように備え且つその位置
に保持し、設定面に備えられた一方が可動の一対のスト
ッパ−３、４によりワ−クを挾むことによって設定面に
おいて横方向の位置決めを行い、次いでワ−クに当接す
るようになっている下面の部分が光学軸に垂直な平面に
なっている押動部材５をワ−クの被測定面たる上面に当
接して該上面を予定位置に押下げ且つ同時に該上面を光
学軸に垂直にすることを特徴としている。

【０００９】設定面におけるワ−クの保持は好ましくは
先端にコイルばねが備えられ且つ該先端で真空によりワ
−クを吸着する搬送部材２２によって行なわれる。ま
た、好ましい形態では、光学軸は鉛直に設けられて、ス
トッパ−の挾持によりワ−クは水平方向に位置決めさ
れ、ワ−クの上面は該押動部材による押し下げによって
予定位置に水平に位置決めされる。

【００１０】また本発明による被測定物の位置決め装置
の特徴は、顕微鏡の光学軸に平行に設けられ且つワ−ク
の一側面が接触する設定面２と、ワ−クを真空で吸引し
て設定面に搬送し且つコイルばね２２ａを介してワ−ク
を設定面に押し付けて保持する搬送部材２２と、設定面
に固定された第１のストッパ−３と、設定面に在って第
１のストッパ−との間でワ−クを挾む可動の第２のスト
ッパ−４と、第１のストッパ−と第２のストッパ−との
間に挾まれて位置決めされたワ−クの上面に当接して該
上面を予定位置に押し下げる押動部材５を含み、ワ−ク
に当接する押動部材の下面は光学軸に垂直な平面になっ
ており、設定面にはワ−クを真空で吸引する孔６が設け
られていることである。

【００１１】好ましい形態では、第１のストッパ−は一
対のピンからなり且つ第２のストッパ−は単一のピンか
らなり、一対のピンを結ぶ線は光学軸に平行になってい
る。また、第２のストッパ−を弾力で第１のストッパ−
に近づけるため第２のストッパ−に接続されたコイルば
ね１０を含み、ワ−クをコイルバネの弾力でストッパ−
間に挾むようになっている。

【００１２】

【作用】この位置決め方法では、顕微鏡の下に在る設定
面２に垂直な方向をＸ方向とすれば、ワ−クを設定面に
当接することによってＸ方向の位置決めが行なわれ、次
いでワ−クをストッパ−３、４で挾むことによって光学
軸及びＸ方向に垂直なＹ方向の位置決めが行なわれる。
そして、押動部材５をワ−ク上に下降してワ−クを押し
下げることにより光学軸方向たるＺ方向の位置決め及び
ワ−クの被測定面がＺ方向に垂直に位置決めされる。光
学軸を鉛直に設定すればワ−クの被測定面は水平に位置
づけられる。

【００１３】本発明による位置決め装置では、搬送部材
２２によってワ−クを設定面２に接触させ且つその先端
のコイルばねで押して保持し、その状態で第２のストッ
パ−４を移動して第１のストッパ−３と第２のストッパ
−４の間でワ−クを挾んで横方向（上記Ｙ方向）の位置
決めを行う。次いで第２のストッパ−を移動してワ−ク
から離し、且つ押動部材５をワ−クの上に下降し、ワ−
クを若干押し下げることによって光学軸方向（Ｚ方向）
の位置決めを行い、同時にワ−クの被測定面たる上面を
Ｚ方向に垂直にする。このように位置決めすると、設定
面の真空孔６によりワ−クを吸着し、押動部材は上昇し
て元の位置に戻り、且つ搬送部材も後退する。

【００１４】この場合、第１のストッパ−を一対のピン
で構成し且つ第２のストッパ−を単一のピンで構成すれ
ば構成が単純化され、作動上好ましいものになる。また
第２のストッパ−にコイルばね１０を接続して該ばねの
弾力でワ−クを挾むようにすれば、ワ−クに無理な力が
作用せず、常に適度な力で挾むことができる。

【００１５】

【実施例】次に図面を参照のもとに本発明の実施例に関
し説明する。図１は本発明による被測定物の位置決め装
置が組み込まれた光学測定機の要部を示すものであっ
て、図中、１は光学測定機の顕微鏡であり、該顕微鏡の
下にその光学軸ａに平行に設定面２が設置される。図５
及び図６に示すように、設定面２に一側面が接触するよ
うにワ−クｗが該設定面の所定位置に備えられ、ワ−ク
の測定されるべき面、即ち被測定面が上向きに、該面が
光学軸ａに垂直になるようにセットされる。

【００１６】この設定面２には図示の例では一対の固定
ピン３、３からなる第１のストッパ−３と、該第１のス
トッパ−に対し進退するように可動に備えられた第２の
ストッパ−４が配置され、図示の例では第２のストッパ
−は単一のピンで構成されている。さらに、設定面２に
保持されたワ−クの上面に当接してワ−クを若干押し下
げる押動部材５が備えられ、および設定面２において位
置決めされたワ−クを吸着する真空吸引用の孔６が形成
されている。

【００１７】本発明によるワ−クの位置決め方法は適当
なワ−ク搬送部材により光学測定機の設定面２における
第１のストッパ−３と第２のストッパ−４の間に備えら
れたワ−クに対しそれらのストッパ−で挾んで、設定面
に平行且つ光学軸ａに垂直方向の位置決めを行い、次い
で押動部材５を作動してワ−クｗの上面に当接し、該上
面を予定位置に押し下げると同時にワ−クの被測定面た
る上面を光学軸ａに垂直に位置決めすることを特徴とし
ている。従って、ワ−クに当接する押動部材５の少なく
も下面の部分は光学軸に垂直な平面になっている。

【００１８】図１及び図２は上記位置決め方法の実施に
好適に用いられる装置を例示するものであって、図２は
各部材の作動機構を示す。第２のストッパ−を構成する
単一のピン４は設定面２に形成された横方向又は水平方
向に延びる長孔７（図１）を貫通して第１のストッパ−
３に対し進退するようになっており、該ピン４は設定面
２の裏側に可動に備えられたスライダ−８に固定され
る。このスライダ−は図には省略されているが、その両
側に取付けられたロ−ラ又はベアリングがその位置に在
るレ−ル又はガイドに係合することによって設定面２に
平行に移動するようになっている。

【００１９】スライダ−８を第１のストッパ−３から離
れる方向に移動するためエアシリンダ９が設置され、該
エアシリンダの機動軸先端がスライダ−８に衝合する。
スライダ−８にはコイルばね１０が連結され、このばね
によりスライダ−８に対し第１のストッパ−３に近づく
方向の弾力が負荷される。なお、第１および第２のスト
ッパ−３、４はピン以外の部品、例えば板片などで構成
してもよいことは云うまでもない。

【００２０】押動部材５に関連して、図２および図３に
示すように、ベ−ス１１の上に可動に配置された架台１
２と、該架台を設定面２に平行に移動するエアシリンダ
１３及び架台１２の移動を案内する複数のガイドロ−ラ
１４を含む。エアシリンダ１３はブラケット１５により
架台１２に連結され、該エアシリンダの作動により架台
１２と共に押動部材５を横方向に移動するようになって
いる。

【００２１】押動部材５は上下可動のブロック１６に固
定され、該ブロックは架台１２の上に支持される。１７
ａ、１７ｂはブロック１６の上下移動を案内するボ−ル
スライドである。押動部材５を上下に移動するため架台
１２にエアシリンダ１８と、該エアシリンダの機動軸先
端に連結されたカム１９及びカムフォロアとしてのロ−
ラ２０が設置され、該ロ−ラの軸がブロック１６に連結
される。

【００２２】図４に示すように、カム１９は傾斜した長
孔として形成され、該長孔内にロ−ラ２０が可動に嵌合
し、エアシリンダ１８によってカム１９が水平に進退さ
れると、それと共にロ−ラ２０は上下に移動し、従って
ブロック１６を介して押動部材５も上下に移動される。
図４に示すように、ロ−ラ２０がカム１９の上側の端部
に位置すると押動部材５は上昇した位置にある。

【００２３】エアシリンダ１８の作動によりカム１９が
図４において左方に移動するとロ−ラ２０は下降し、下
側の端部に位置すると押動部材５は最も下降した位置を
占め、その際の押動部材５のワ−クに当接する下面がワ
−クの被測定面の予定位置に設定される。このようなカ
ム機構によれば、押動部材の上下移動を円滑に且つ正確
に行い得る利点があるが、他の機構及び／又は他の駆動
装置によって行ってもよい。

【００２４】なお、図２に示すように、ワ−クが備えら
れる設定面２の位置には、ワ−クを位置決めした後にワ
−クを吸着するため適当数の細孔からなる真空吸引用の
孔６が形成され、該孔６はチュ−ブ２１により真空源に
連通する。

【００２５】図５はワ−クを設定面２に備えるための搬
送部材２２の一例を示し、この種の搬送部材は先端にコ
イルばね２２ａを備え、該ばねを介して真空によりワ−
クを吸引する。搬送部材２２には通常、一対のエアシリ
ンダが備えられ、その一方で設定面２に垂直に、他方で
設定面２に平行に移動し、図５に矢印で示すように作動
して、マガジン２３内のワ−クを吸引、搬送して設定面
２に移動する。このような吸引用の孔６及び搬送部材２
２は既知のものであるため、それらについての詳細な記
載は省略する。

【００２６】次にこの装置の作用に関し説明する。先
ず、搬送部材２２により、測定すべきワ−クｗを設定面
２のピン３とピン４の間に備える。この際、図２に示す
ようにエアシリンダ９によりピン４はピン３から最も離
れた位置に置かれ、ワ−クは図６の（ロ）に示すよう
に、それらのピンの間に位置する。次いで図６の（イ）
に示すように、搬送部材２２は設定面２に近接した状態
を保ち、その吸引を解除し、先端のばね２２ａの弾力で
ワ−クを設定面２に押し、従ってワ−クの一側面が設定
面に接触した状態に保たれる。この設定面への接触によ
り設定面２に垂直方向（Ｘ方向）の位置決めが行われ
る。

【００２７】次いでエアシリンダ９の作動軸を引っ込め
るとコイルばね１０の弾力で第２のストッパ−たるピン
４はピン３に向かって移動し、図７の（イ）に示すよう
にピン３とピン４の間でワ−クを挾み、設定面２に平行
且つ光学軸ａに垂直な方向（Ｙ方向）の位置決めが行わ
れる。次いでエアシリンダ９の作動によりその機動軸を
伸長し、図７の（ロ）に示すようにピン４を離す。

【００２８】さらにエアシリンダ１３の作動により押動
部材５をワ−クの真上、即ち光学軸の位置に前進した
後、エアシリンダ１８を作動してカム１９を一往復する
ことにより、先ずロ−ラ２０が下降し、従って図７の
（ハ）に示すように、押動部材５が下降してワ−クｗの
上面に当接し、従ってワ−クを予定位置に押し下げ、そ
れと同時にワ−クの上面を光学軸に垂直にする。

【００２９】この押動部材による押し下げにより光学軸
の方向（Ｚ方向）の位置決めが行われる。押動部材５は
該押下げ後、直ちに元の位置に戻り、それと同時に真空
孔６が作用してワ−クを吸引し、且つ搬送部材２２は元
の位置に戻り、測定可能な状態になる。なお、これら一
連のエアシリンダ９、１３、１８及び真空孔６、搬送部
材２２はコントロ−ラにより所定のタイミングで作動す
る。一つのワ−クのセッティングに要する時間は一例で
は８秒である。

【００３０】この押動部材５によるワ−クの押し下げに
よりワ−クの上面は光学軸ａに垂直になる。もしストッ
パ−３に当接するワ−クの側面ｗ２と被測定面たるワ−
クの上面ｗ１が正確に直角でなく若干の誤差がある場合
には図８の（イ）、（ロ）に示すように、ワ−クの側面
ｗ２は第１のストッパ−の一つのピン３から離れて、そ
の上面ｗ１が光学軸に垂直に保たれる。従って、光学軸
が鉛直であれば、ワ−ク上面は水平に位置決めされる。

【００３１】

【発明の効果】上記のように、本発明によれば、ワ−ク
の高さ寸法及びワ−クの側面と上面の直角度に加工上の
ばらつきがあってもワ−クの被測定面たる上面の位置決
めを正確に行うことができ、且つ該ワ−ク上面を光学軸
に正確に垂直に置くことができ、従って顕微鏡によるワ
−クの測定精度を向上する。

【００３２】また設定面へのワ−クのセッティングを真
空により先端でワ−クを吸着する搬送部材で行えば、ワ
−クのセットを容易且つ迅速にし、作業能率を向上す
る。また、ワ−クの被測定面を水平にすれば、装置の構
成を容易にし、取扱上、便利である。

【００３３】ワ−クの横方向の位置決めを行う一対のス
トッパ−をそれぞれピンで構成すれば、装置の構成を単
純化し、コンパクトになる。さらにワ−クの横方向の位
置決めのためのストッパ−によるワ−クの挾持をコイル
ばねの弾力で行えば、ワ−クに無理な力が作用せず、常
に一定の適度な力で挾持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例による被測定物の位置決め装置を
備えた光学測定機の要部を示す斜視図である。

【図２】その位置決め装置の作動機構を示す平面図であ
る。

【図３】図２に示す作動機構の側断面図である。

【図４】この位置決め装置に含まれる押動部材の上下移
動用機構の一例を示す概略側面図である。

【図５】被測定物を光学測定機の所定位置にセットする
搬送部材を示す平面図である。

【図６】図６の（イ）及び（ロ）は搬送部材により被測
定物を所定位置にセットした状態を示す側断面図及び正
面図である。

【図７】図７の（イ）、（ロ）、（ハ）はそれぞれ作動
段階を示す正面図である。

【図８】図８の（イ）、（ロ）はそれぞれ直角度に不正
確さがある被測定物をセットした状態を示す正面図であ
る。

【図９】被測定物の一例を示す斜視図である。

【図１０】従来の治具を用いて被測定物がセットされた
状態を示す断面図である。

【符号の説明】

２ 設定面 ３ 第１のストッパ− ４ 第２のストッパ− ５ 押動部材 ６ 真空吸引用の孔 １０ コイルばね ２２ 搬送部材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直方体状の被測定物の被測定面を顕微鏡
   の光学軸に垂直に且つ予定位置に位置決めする方法であ
   って、顕微鏡の下に在って前記光学軸に平行に設けられ
   た設定面に被測定物をその一側面が該設定面に接触する
   ように備え且つ保持し、前記設定面に備えられた一方が
   可動の一対のストッパ−により被測定物を挾むことによ
   って前記設定面において横方向の位置決めを行い、次い
   で被測定物に当接するようになっている下面の部分が前
   記光学軸に垂直な平面になっている押動部材を被測定物
   の被測定面たる上面に当接して該上面を予定位置に押下
   げ且つ同時に該上面を前記光学軸に垂直にすることを特
   徴とする光学測定機における被測定物の位置決め方法。
2. 【請求項２】 前記設定面における被測定物の保持は先
   端にコイルばねが備えられ且つ該先端で真空により被測
   定物を吸着する搬送部材によって行われることを特徴と
   する請求項１に記載の光学測定機における被測定物の位
   置決め方法。
3. 【請求項３】 前記光学軸は鉛直に設けられ、従って前
   記設定面は鉛直面として構成され、前記ストッパ−の挾
   持により被測定物は水平方向に位置決めされ、前記押動
   部材の前記下面の部分は水平面であり、被測定物の上面
   は該押動部材による押し下げによって予定位置に水平に
   位置決めされることを特徴とする請求項１に記載の光学
   測定機における被測定物の位置決め方法。
4. 【請求項４】 直方体状の被測定物の被測定面を顕微鏡
   の光学軸に垂直に且つ予定位置に位置決めする装置にお
   いて、 前記光学軸に平行に設けられ且つ被測定物の一側面が接
   触する設定面と、被測定物を真空で吸引して前記設定面
   に搬送し且つコイルばねを介して被測定物を前記設定面
   に押し付けて保持する搬送部材と、前記設定面に固定さ
   れた第１のストッパ−と、前記設定面に在って前記第１
   のストッパ−との間で被測定物を挾む可動の第２のスト
   ッパ−と、前記第１のストッパ−と前記第２のストッパ
   −との間に挾まれて位置決めされた被測定物の上面に当
   接して該上面を予定位置に押し下げる押動部材を含み、
   被測定物に当接する前記押動部材の下面は前記光学軸に
   垂直な平面になっており、前記設定面には被測定物を真
   空で吸引する孔が設けられていることを特徴とする光学
   測定機における被測定物の位置決め装置。
5. 【請求項５】 前記第１のストッパ−は一対のピンから
   なり且つ前記第２のストッパ−は単一のピンからなり、
   前記一対のピンを結ぶ線は前記光学軸に平行になってい
   ることを特徴とする請求項４に記載の光学測定機におけ
   る被測定物の位置決め装置。
6. 【請求項６】 前記第２のストッパ−を弾力で前記第１
   のストッパ−に近づけるため前記第２のストッパ−に接
   続されたコイルばねを含み、被測定物を前記コイルばね
   の弾力で前記ストッパ−間に挾むことを特徴とする請求
   項４に記載の光学測定機における被測定物の位置決め装
   置。