KR100443984B1 - 콜리메이터 자동 제조장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 콜리메이터 자동 제조장치 및 방법에 있어서, 내부에 그린렌즈가 삽입되어 고정된 관상의 글라스튜브와 적어도 하나의 파이버가 형성된 피그테일이 로딩되는 로딩부와; 상기 피그테일을 상기 글라스튜브 내로 삽입하여 상기 그린렌즈와의 경사도 및 동축도를 정렬하는 앵글얼라인부와; 앵글얼라인 완료된 상기 피그테일과 상기 그린렌즈간의 광특성을 조절하는 스팟얼라인부와; 상기 그린렌즈에 대해 앵글얼라인 및 스팟얼라인 완료된 상기 피그테일을 상기 글라스튜브 내에 고정시키는 디스펜싱부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 콜리메이터를 자동으로 제조하여 제품의 신뢰도를 높이고 그 제조시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 콜리메이터 자동 제조장치가 제공된다.

Description

콜리메이터 자동 제조장치 및 방법{Apparatus and method for manufacturing collimator}
본 발명은, 콜리메이터 자동 제조장치 및 방법에 관한 것이다.
소위, 콜리메이터(Collimator)라 하는 광통신소자는 광원을 통해 입사한 빛을 평행광으로 변환시키는 소자를 일컫는다. 이러한 콜리메이터는 광통신장비나 반도체장비 등 평행광을 필요로 하는 여러 장비에 하나의 부품으로 채용되는 것이 보통이다.
통상의 콜리메이터는 도 1에 도시된 바와 같이, 상호 동축선 상에 배열되는 피그테일(12, Pigtail) 및 그린렌즈(14, Grin lens)와, 피그테일(12)과 그린렌즈(14)가 수용지지되는 관상의 글라스튜브(15, Glass tube)와, 글라스튜브(15)를 외측에서 보호하는 메탈슬리브(16, Metal sleeve)를 포함한다.
유리재질로 형성되는 피그테일(12)에는 그 일단에 소정의 빛이 입사되도록 빛의 입사경로를 형성하는 파이버(13, Fiber)가 마련되어 있다. 그리고, 타단에는 소정의 경사면(12a)이 형성되어 있다.
피그테일(12)과 동축적으로 배치되는 그린렌즈(14)의 일단부에도 피그테일(12)의 경사면(12a)과 마찬가지의 경사면(14a)이 형성되어 있다. 피그테일(12) 및 그린렌즈(14)의 각 경사면(12a,14a)은 상호 대응되게 경사배치된다.
이러한 구성을 갖는 콜리메이터(10)를 제조하기 위해서는, 먼저, 관상의 글라스튜브(15) 내로 그린렌즈(14)를 삽입하여 고정한다. 그린렌즈(14)는 경사면(14a)이 형성된 일단이 글라스튜브(15) 내로 삽입되고 타단은글라스튜브(15)의 외측으로 소정 길이 노출되게 배치된다.
글라스튜브(15)의 일측 내부에 그린렌즈(14)가 수용지지되면, 타측으로 피그테일(12)을 삽입한다. 피그테일(12)은 경사면(12a)이 형성된 일단이 글라스튜브(15) 내로 수용되어 이미 글라스튜브(15) 내에 수용지지된 그린렌즈(14)의 경사면(14a)에 대응하도록 경사배치된다.
이 때, 피그테일(12)의 경사면(12a)은 소정의 광특성 조건에 부합되도록 얼라인(Align)과정을 거치면서 그린렌즈(14)의 경사면(14a)에 대해 경사배치된 후, 소정의 조건에 부합되면 피그테일(12)을 글라스튜브(15) 내에 고정한다.
그린렌즈(14)와 피그테일(12)이 글라스튜브(15) 내에 수용지지되면, 글라스튜브(15)를 관상의 메탈슬리브(16) 내로 삽입한 후, 에폭시수지(17)를 도포하여 글라스튜브(15)와 메탈슬리브(16)를 상호 고정함으로써 콜리메이터(10)의 제조는 완료된다.
그런데, 이러한 종래의 콜리메이터(10)는 모두 수작업에 의해 제조되어 왔다. 따라서, 그 제조 효율이 현저하게 저감됨은 물론 제품의 신뢰도가 떨어질 수밖에 없는 단점이 있다. 또한, 제조시간이 비교적 많이 소요되어 생산성이 현저히 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 콜리메이터를 자동으로 제조할 수 있도록 한 콜리메이터 자동 제조장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 제품의 신뢰도를 높일 뿐만 아니라 제조시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 콜리메이터 자동 제조장치 및 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 콜리메이터의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 콜리메이터 자동 제조장치의 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 콜리메이터 자동 제조방법의 순서도,
도 4는 로딩 스테이션에 대한 개략적인 도면,
도 5a 및 도 5b는 앵글얼라인 스테이션에 대한 개략적인 도면,
도 6a 및 도 6b는 스팟얼라인 스테이션에 대한 개략적인 도면,
도 7은 디스펜싱 스테이션에 대한 개략적인 도면,
도 8은 본 발명의 제어블럭도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 콜리메이터 12 : 피그테일
13 : 그린렌즈 15 : 글라스튜브
20 : 턴테이블 30 : 로딩부
40 : 앵글얼라인부 50 : 스팟얼라인부
60 : 디스펜싱부 70 : 스테이션 제어부
상기 목적은, 본 발명에 따라, 콜리메이터 자동 제조장치에 있어서, 내부에 그린렌즈가 삽입되어 고정된 관상의 글라스튜브와 적어도 하나의 파이버가 형성된 피그테일이 로딩되는 로딩부와; 상기 피그테일을 상기 글라스튜브 내로 삽입하여 상기 그린렌즈와의 경사도 및 동축도를 정렬하는 앵글얼라인부와; 앵글얼라인 완료된 상기 피그테일과 상기 그린렌즈간의 광특성을 조절하는 스팟얼라인부와; 상기 그린렌즈에 대해 앵글얼라인 및 스팟얼라인 완료된 상기 피그테일을 상기 글라스튜브 내에 고정시키는 디스펜싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콜리메이터 자동 제조장치에 의해 달성된다.
여기서, 회전가능한 원반상의 턴테이블을 포함하며, 상기 로딩부, 앵글얼라인부, 스팟얼라인부 및 디스펜싱부는 상기 턴테이블상의 둘레방향을 따라 각각 배치되어 있다.
상기 턴테이블의 회전에 따라 상기 앵글얼라인부, 스팟얼라인부 및 디스펜싱부를 제어하여 앵글얼라인, 스팟얼라인 및 디스펜싱 스테이션을 순차적으로 진행하는 스테이션 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 로딩부는, 내부에 그린렌즈가 삽입되어 고정된 관상의 글라스튜브를 지지하는 튜브홀더와; 상기 튜브홀더의 상측에 마련되어 상기 피그테일을 척킹하는 피그테일홀더와; 상기 피그테일홀더를 상기 튜브홀더를 향해 승강 및 회전시기는승강회전부를 포함할 수 있다.
상기 앵글얼라인 및 상기 스팟얼라인부는 상기 피그테일과 상기 그린렌즈간의 앵글얼라인상태 및 스팟얼라인상태를 표시하는 영상표시부를 더 포함할 수 있다.
상기 디스펜싱 스테이션에서는 상기 글라스튜브와 상기 피그테일 사이의 공간으로 접착제를 분사하는 접착제분사부재가 마련되어 있다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면 상기 목적은, 본 발명에 따라 콜리메이터 자동 제조방법에 있어서, 내부에 그린렌즈가 삽입되어 고정된 관상의 글라스튜브 및 적어도 하나의 파이버가 형성된 피그테일을 마련하는 단계와; 상기 글라스튜브와 상기 피그테일을 로딩하는 단계와; 상기 피그테일을 상기 글라스튜브 내로 삽입하여 상기 그린렌즈와의 경사도 및 동축도를 정렬하는 단계와; 상기 피그테일과 상기 그린렌즈간의 광특성을 조절하는 단계와; 상기 피그테일을 상기 글라스튜브 내에 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콜리메이터 자동 제조방법에 의해서도 달성된다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명은 전술한 도 1을 포함하여 설명하고 있으므로 도 1에 대해서는 상술한 것으로 대체하며, 도 1과 관련된 동일구성에 관해서는 동일부호를 부여한다.
본 발명에 따른 콜리메이터 자동 제조장치는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 회전가능한 원반상의 턴테이블(20)과, 턴테이블(20)의 둘레방향을 따라 배치되어 로딩, 앵글얼라인, 스팟얼라인 및 디스펜싱 스테이션(S1,S2,S3,S4)을 순차적으로 진행하는 로딩부(30), 앵글얼라인부(40), 스팟얼라인부(50) 및 디스펜싱부(60)를 포함한다.
이 때, 턴테이블(20)의 회전을 비롯하여 로딩부(30), 앵글얼라인부(40), 스팟얼라인부(50) 및 디스펜싱부(60)는 모두 스테이션 제어부(70)에 의해 일체로 제어된다(도 8 참조).
로딩부(30)는 도 4에 도시된 바와 같이, 관상의 글라스튜브(15)를 지지하는 튜브홀더(31)와, 튜브홀더(31)의 상측에 마련되어 피그테일(12)을 척킹하는 피그테일홀더(32)와, 피그테일홀더(32)를 튜브홀더(31)를 향해 승강 및 회전시기는 승강회전부(33)를 포함한다.
이 때, 튜브홀더(31)에 지지되는 글라스튜브(15) 내에는 이미 그린렌즈(14)가 삽입 고정되어 있다. 즉, 경사면(14a)이 형성된 일단이 튜브홀더(31) 내에 배치되고 타단은 글라스튜브(15)의 단부로부터 소정 길이 노출되게 마련되어 있다. 이는 작업자가 에폭시수지와 같은 접착제를 이용하여 그린렌즈(14)를 글라스튜브(15) 내에 고정함으로써 이루어진다.
피그테일홀더(32)는 피그테일(12)의 파이버(13)에 마련된 지지튜브(13a)를 척킹한다. 그린렌즈(14), 글라스튜브(15)와 더불어 통상의 피그테일(12)은 유리로 형성되어 있으므로 피그테일홀더(32)가 피그테일(12)을 척킹하면 피그테일(12)이 손상될 수 있다. 이에, 본 발명에서는 파이버(13)에 소정의 지지튜브(13a)를 마련하고 피그테일홀더(32)가 지지튜브(13a)를 지지하고 있다. 이 때, 피그테일홀더(32)에 지지된 피그테일(12)의 파이버(13)는 소정의 광공급부(71)에연결되어 있다.
튜브홀더(31)는 글라스튜브(15)를 지지하기 위한 지지수용부(31a)를 갖는다. 지지수용부(31a)의 형태는 도시된 바와 같이 관통공의 형태로도 채용될 수 있고, 혹은 집게 형식으로 글라스튜브(15)를 지지하도록 할 수도 있다. 이러한 모두의 경우에 지지수용부(31a)에는 글라스튜브(15)가 지지되는 과정에서 소손되는 것을 방지하기 위한 완충고무(미도시)가 개재되는 것이 바람직할 것이다.
한편, 로딩스테이션(S1)을 형성하기 위해 튜브홀더(31)에 글라스튜브(15)를 지지하고, 피그테일홀더(32)에 피그테일(12)의 지지튜브(13a)를 지지하는 것은 자동로봇 등에 의해 자동으로 수행되도록 할 수도 있으나, 본 발명에서는 수작업으로 행하고 있다.
앵글얼라인부(40)는 도 5a에 도시된 바와 같이, 글라스튜브(15)를 지지하고 있는 튜브홀더(31)에 대해 피그테일(12)을 지지하고 있는 피그테일홀더(32)를 하강 및 회전시키는 승강회전부(33)에 의해 이루어진다. 승강회전부(33)에 의해 하강되어 글라스튜브(15) 내로 삽입되는 피그테일(12)은 그 경사면(12a)이 글라스튜브(15) 내에 이미 고정되어 있는 그린렌즈(14)의 경사면(14a)에 대해 적절한 간격 및 방향성을 가지고 배치되어야 한다.
이를 위해, 빛을 발생시키는 광공급부(71)에서는 피그테일(12)의 파이버(13)를 향해 소정의 빛을 공급하고, 파이버(13)를 경유한 빛은 피그테일(12) 및 그린렌즈(14)를 통과하여 도시 않은 광수신부(72)로 수신된다. 이 때, 광수신부(72)에서는 제어부(70)를 통해 수신된 광신호를 영상표시부(73)로 표시하여 작업자가 육안으로 판별할 수 있도록 한다.
도 5b에는 그린렌즈(14)와 피그테일(12)간의 앵글얼라인 스테이션(S2)에서 영상표시부(73)에 표시되는 영상을 도시하고 있다. 그린렌즈(14)와 피그테일(12)간의 앵글얼라인이 완료되려면 피그테일(12)의 경사면(12a)에 의한 제1타원영상(A)과, 그린렌즈(14)의 경사면(14a)에 의한 제2타원영상(B)이 소정의 허용오차범위 내에서 서로 일치해야 한다.
결국, 제어부(70)는 피그테일(12)에 의한 제1타원영상(A)과, 그린렌즈(14)에 의한 제2타원영상(B)이 소정의 허용오차범위 내에서 서로 일치하도록 승강회전부(33)를 제어한다. 제어부(70)에 의한 승강회전부(33)의 작동에 의해 제1 및 제2타원영상(A,B)의 장축(L,L') 및 단축(S,S')이 서로 비교되면서 영상표시부(73)에 나타나고, 작업자는 이러한 영상을 육안으로 확인할 수 있다.
스팟얼라인부(50)는 도 6a에 도시된 바와 같이, 글라스튜브(15) 내에 삽입된 피그테일(12)을 소정 각도 회전시키면서 피그테일(12)과 그린렌즈(14)간의 광특성을 조절한다. 이러한 스팟얼라인 스테이션(S3)에서는 피그테일(12)의 파이버(13)로 빛을 공급하는 광공급부(71)와 공급된 빛이 피그테일(12) 및 그린렌즈(14)를 통과하여 수신되는 광수신부(72)가 필요하다.
스팟얼라인 스테이션(S3)에서도 역시 작업자가 스팟얼라인 상태를 주시할 수 있도록 그 과정이 영상표시부(73)에 표시된다. 도 6b는 스팟얼라인 상태를 영상표시부(73)에 표시한 것이다.
한편, 콜리메이터(10)는 소정의 빛을 평행광으로 변환시키는 소자이므로, 파이버(13)를 통해 입사한 빛은 피그테일(12) 및 그린렌즈(14)를 경유하여 외부로 평행하게 발산된다. 이러한 상태를 영상으로 나타내면 도 6b와 같은 점 형상으로 이루어진다.
이 때, 영상표시부(73)에 나타나는 점(Spot) 형상은 그 직경(C)이 검사의 기준이 된다. 결국, 제어부(70)에서는 소정의 기준 크기 및 형상에 대해 스팟얼라인 스테이션(S3)에서 나타난 점(Spot) 형상을 비교하여 승강회전부(33)를 다시 제어함으로써 영상표시부(73)에 나타나는 점 형상을 소정의 허용오차범위 내에 존재하도록 한다. 이 때, 이러한 과정은 모두 영상표시부(73)에 나타나며, 작업자는 스팟얼라인 과정을 직접 육안으로 주시할 수 있다.
피그테일(12)이 글라스튜브(15) 내로 삽입된 후, 앵글얼라인 및 스팟얼라인 스테이션(S2,S3)이 완료되면, 디스펜싱부(60)에서 피그테일(12)을 글라스튜브(15) 내에 고정시킨다. 이 때는 글라스튜브(15)와 피그테일(12) 사이의 공간으로 접착제를 분사하는 접착제분사부재(75, 도 7 참조)가 마련된다. 접착제분사부재(75)에 의해 에폭시수지와 같은 접착제가 글라스튜브(15)와 피그테일(12) 사이의 공간으로 주입되면 피그테일(12)은 글라스튜브(15) 내에서 고정될 수 있다.
다음은 상술한 로딩, 앵글얼라인, 스팟얼라인 및 디스펜싱 스테이션(S1,S2,S3,S4)이 제어부(70)에 의해 일체로 제어되는 것에 관해 설명한다.
먼저, 제어부(70)에 의해 턴테이블(20)이 일방향으로 소정 각도 회전하여 작업자의 전방에 로딩부(30)가 배치된다. 그러면, 작업자는 튜브홀더(31)에 글라스튜브(15)를 지지하고 피그테일홀더(32)에 피그테일(12)의 지지튜브(13a)를 지지한다. 이 때, 피그테일(12)의 파이버(13)는 소정의 광공급부(71)와 연결된다.
로딩 스테이션(S1)이 완료되면 앵글얼라인 스테이션(S2)이 진행되도록 제어부(70)가 턴테이블(20)을 일방향으로 회전시킨다. 제어부(70)가 승강회전부(33)를 제어하여 피그테일(12)이 글라스튜브(15) 내로 삽입되도록 한다. 이 때, 광공급부(71)로부터 파이버(13)로 공급된 빛은 피그테일(12) 및 그린렌즈(14)를 경유하여 광수신부(72)로 향한다. 제어부(70)는 글라스튜브(15) 내에 이미 고정되어 있는 그린렌즈(14)의 경사면(14a)에 대해 피그테일(12)의 경사면(12a)이 적절한 간격 및 방향성을 가지고 배치되도록 승강회전부(33)를 제어한다. 이 때의 영상은 영상표시부(73)로 나타나면 작업자는 육안으로 앵글얼라인 과정을 주시할 수 있다.
앵글얼라인 스테이션(S2)이 완료되는 스팟얼라인 스테이션(S3)이 진행되도록 제어부(70)가 턴테이블(20)을 일방향으로 더 회전시킨다. 제어부(70)는 광공급부(71)로부터 피그테일(12) 및 그린렌즈(14)를 통해 광수신부(72)로 입사하는 빛을 특성(소정의 기준 크기 및 형상)을 조절하기 위해, 다시 승강회전부(33)를 제어하여 그린렌즈(14)에 대한 피그테일(12)의 배치상태를 제어한다. 이 때의 영상 역시 영상표시부(73)에 나타난다.
앵글얼라인 및 스팟얼라인 스테이션(S2,S3)이 완료되면 디스펜싱 스테이션(S4)이 개시된다. 즉, 그린렌즈(14)에 대해 앵글얼라인 및 스팟얼라인이 완료되어 관상의 글라스튜브(15) 내에 배치된 피그테일(12)을 고정시키기 위해, 접착제분사부재(75)가 작동하여 피그테일(12)과 글라스튜브(15) 사이의 공간으로 접착제를 분사한다. 접착제 분사 후, 일정 시간이 경과하면 피그테일(12)은 글라스튜브(15) 내에서 고정될 수 있다.
디스펜싱 스테이션(S4)이 완료되면 제어부(70)는 턴테이블(20)을 일방향으로 회전시켜 제조 완료된 콜리메이터(10)를 취출한다.
이와 같이, 본 발명에서는 콜리메이터(10)를 자동으로 제조할 수 있도록 한 콜리메이터용 자동 제조장치가 제공된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 콜리메이터를 자동으로 제조할 수 있도록 한 콜리메이터 자동 제조장치 및 방법이 제공된다.
또한, 제품의 신뢰도를 높일 뿐만 아니라 제조시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 콜리메이터 자동 제조장치 및 방법이 제공된다.

Claims (7)

  1. 콜리메이터 자동 제조장치에 있어서,
    내부에 그린렌즈가 삽입되어 고정된 관상의 글라스튜브와 적어도 하나의 파이버가 형성된 피그테일이 로딩되도록 상기 글라스튜브를 지지하는 튜브홀더와, 상기 튜브홀더의 상측에 상기 피그테일을 척킹하도록 마련된 피그테일홀더를 갖는 로딩부와;
    상기 피그테일홀더를 상기 튜브홀더를 향해 승강 및 회전시키도록 마련된 승강회전부에 의해 상기 피그테일을 상기 글라스튜브 내로 삽입하여 상기 그린렌즈와의 경사도 및 동축도를 정렬하는 앵글얼라인부와;
    앵글얼라인 완료된 상기 피그테일과 상기 그린렌즈간의 광특성을 조절하도록 상기 승강회전부에 의해 상기 피그테일을 소정 각도 회전시키는 스팟얼라인부와;
    상기 그린렌즈에 대해 앵글얼라인 및 스팟얼라인 완료된 상기 피그테일을 상기 글라스튜브 내에 접착제로 고정시키는 디스펜싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콜리메이터 자동 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    회전가능한 원반상의 턴테이블을 포함하며, 상기 로딩부, 앵글얼라인부, 스팟얼라인부 및 디스펜싱부는 상기 턴테이블상의 둘레방향을 따라 각각 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 콜리메이터 자동 제조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 턴테이블의 회전에 따라 상기 앵글얼라인부, 스팟얼라인부 및 디스펜싱부를 제어하여 앵글얼라인, 스팟얼라인 및 디스펜싱 스테이션을 순차적으로 진행하는 스테이션 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콜리메이터 자동 제조장치.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 앵글얼라인 및 상기 스팟얼라인부는 상기 피그테일과 상기 그린렌즈간의 앵글얼라인상태 및 스팟얼라인상태를 표시하는 영상표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콜리메이터 자동 제조장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 디스펜싱 스테이션에서는 상기 글라스튜브와 상기 피그테일 사이의 공간으로 접착제를 분사하는 접착제분사부재가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 콜리메이터 자동 제조장치.
  7. 콜리메이터 자동 제조방법에 있어서,
    내부에 그린렌즈가 삽입되어 고정된 관상의 글라스튜브을 지지하는 튜브홀더와, 상기 튜브홀더의 상측에 적어도 하나의 파이버가 형성된 피그테일을 척킹하는 피그테일홀더와, 상기 피그테일홀더를 상기 듀브홀더를 향해 승강 및 회전시키는 승강회전부를 마련하는 단계와;
    상기 튜브홀더와 상기 피그테일홀더에 의해 상기 글라스튜브와 상기 피그테일을 로딩하는 단계와;
    상기 승강회전부에 의해 상기 피그테일을 상기 글라스튜브 내로 삽입하여 상기 그린렌즈와의 경사도 및 동축도를 정렬하는 단계와;
    앵글얼라인 완료된 상기 피그테일과 상기 그린렌즈간의 광특성을 조절하도록 상기 승강회전부에 의해 상기 피그테일을 소정 각도 회전시키는 단계와;
    상기 피그테일을 상기 글라스튜브 내에 접착제로 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콜리메이터 자동 제조방법.
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