KR20050005500A - 다면 부품을 위한 정렬 도구, 조립 도구 및 방법 - Google Patents

Abstract

제 1 다면체 작업물(15)을 중앙 축(W)과 정렬하고 상기 제 1 작업물과 중앙 축과 또한 정렬된 제 2 작업물(19)을 결합하기 위한 도구 및 방법. 정렬 도구는 제 1 작업물의 중앙 축(W)을 따라 서로에게서 갈라져 나온 추진 부재(13, 14)의 두 개의 세트를 포함한다. 여기서, 각각의 세트는 상기 중앙 축에 수직인 방향으로 그리고 다른 세트의 바이어스 방향으로부터 반대로 상기 제 1 작업물을 조이도록 바이어스된 추진 부재들(13a 내지 13d, 14a 내지 14d)을 포함한다. 본 발명은 예컨대 회전가능한 프리즘(15)과 로터(19)의 정렬 및 결합에 유용하다.

Description

다면 부품을 위한 정렬 도구, 조립 도구 및 방법{ALIGNMENT TOOL, ASSEMBLY TOOL AND METHOD FOR A POLY-PLANE WORKPIECE}

단일 패널 스크롤링 칼라 프로젝션 디스플레이 시스템은, 패널이 수평 확장된 빨강, 초록 그리고 파랑 조명 바(bar)나 스트립에 의해 조명되는, 개별 영상 요소 또는 픽셀의 래스터(raster)를 가진 액정 디스플레이(LCD) 패널과 같은 단일 광 변조 패널을 특징으로 하는데, 이러한 스트립들은 픽셀의 조명된 행들이 입사하는 스트립의 색깔에 대응하는 디스플레이 정보와 함께 동시에 어드레스되는 동안 패널에 걸쳐 수직으로 연속적으로 스크롤된다. 예를 들어, 1994년 3월 25일 P. 잔센에게 등록된 미국 특허 5,410,370, "단일 패널 칼라 프로젝션 비디오 디스플레이 향상 스캐닝"과, 1995년 5월 16일 P. 잔센 등에 등록된 미국 특허 5,416,514, "광 밸브를 판독/기록하여 칼라 조명 시스템을 동기화하기 위한 제어 회로를 갖는 단일 패널 칼라 프로젝션 비디오 디스플레이"를 참조하라.

그러한 단일-패널 칼라 프로젝션 디스플레이 시스템에 대한 광 엔진은 흔히스크롤링 조명 바나 스트립을 생성하기 위해 스피닝 프리즘을 활용한다. 이러한 프리즘은 전형적으로 중앙 회전축에 실질적으로 평행한 네 개의 측면들과, 정사각형 단면을 가진 다면체이다. 비록 프리즘은 대단한 정확성을 가지고 스캐너 모터의 회전축에 중앙이 맞추어져야 하지만, 저 비용 제조 과정과 연관된 큰 치수의 허용오차(tolerance) 때문에 이것은 실질적으로 어렵다.

현재 이러한 중앙을 맞추는 것은 선반의 척(chuck)에 프리즘을 클램핑(clamping)하고, (측면의) 튀어나간 부분을 측정하고, 척을 조정하고 튀어나간 부분을 다시 측정함으로서 수행된다. 이 프로세스는 프리즘이 허용오차 내에서 중앙에 맞추어질 때까지 반복된다. 다음, 접착제를 로터에 인접한 프리즘의 끝면에 바른다. 후자는 선반의 스톡(stock)에 (샤프트에 의해)중심이 맞추어진 채로 고정된다. 그런 후, 상기 스톡은 상기 로터와 프리즘 사이에 접촉이 이뤄질 때까지 이동된다. 접착제가 경화된 후, 조립체가 분리된다. 이 방법은 까다롭고 시간을 소비하는 경향이 있어서, 많은 수의 프리즘/로터 조립체를 만들어 내는데 매력을 끌지 못한다.

본 발명은 부품들을 정렬하고 조립하기 위한 도구 및 방법에 관한 것이고, 더 상세하게, 다면 부품과 베이스 부재를 그 중심 축에 따라 정렬하고 조립하기 위한 그러한 도구 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 이러한 그리고 다른 측면들은 이후에 설명되는 실시예를 참조로 명백하게 될 것이다.

도 1a는 공칭상 정사각형의 단면을 가진 도구 및 측면을 가진 부품(프리즘)의 대향되게-편향된 정렬 구형의 두 개의 세트들 사이의 관계를 도시하는, 본 발명의 원통의 정렬 도구의 중앙 축에 따른 개략적인 도면.

도 1b는 다른 세트들로부터 대향하여 편향된 구형의 쌍에 대한 편향된 배열의 상세한 사시도.

도 2는 도 1의 정렬 도구와, 글루 층을 통해 프리즘과 접촉하는 제 2 동작부분(로터)을 지지하는 짝이 되는 고정물을 포함한, 본 발명의 조립 도구의 측면도.

도 3은, 리브드 케이지에 의해 위치에 유지되는 직경방향으로 대향하는 정렬 구형을 도시하는, 도 1의 정렬 도구의 또 다른 실시예의 중앙 축을 따른 단면도.

도 4는, 정렬 구형의 하나의 세트와 직사각형 단면의 프리즘 사이의 관계를 도시하는, 도 1의 도면과 비슷한 도면.

도 5는, 정렬 구형이 원통형의 부재에 의해 대체된, 도 3에 도시된 것과 비슷한 케이지의 사시도.

도 6은 본 발명의 조립 도구의 하나의 실시예의 개략적인 단면도.

본 발명의 목적은, 기하학적 결함에 상관없이, 조정-측정-반복 방법에 있어 현재 필요로 하는 것보다 적은 시간 내에 다른 부품과 다면체 부품의 이러한 중앙을 맞추는 것은 및 조립을 가능케 하는 정렬-및-조립 방법과 도구를 제공하는 것이다.

이 목적을 달성하기 위해, 청구항 제 1항에 정렬 도구가 명시되었다. 다른실시예들은 청구항 제 2항 내지 제 9항에 명시되었다.

이 목적을 달성하기 위해, 조립 도구가 청구항 제 10항에 명시되었다.

이 목적을 달성하기 위해, 조립하기 위한 방법이 청구항 제 11항에 명시되었다. 다른 실시예들은 청구항 제 12항 내지 제 16항에서 명시되었다. 바람직한 실시예에서, 부품들은 방사-경화가능한 접착 층으로 결합되고, 부품들 중 하나 또는 둘 다 광학적으로 투명하고, 접착제의 경화를 촉진하기 위해 빛은 부품들 중 하나 또는 둘 다를 통해 접착 층을 향해진다.

이를 달성하기 위해, 정렬하기 위한 방법은 청구항 제 17항에 명시되었다. 다른 실시예들은 청구항 제 18항 내지 제 20항에 명시되었다.

부품들을 결합하기 위한 적외선-기동 또는 적외선 및 열 경화가능 접착제와 같은 빠른 처리 접착제의 사용은 추가로 프로세싱 시간을 줄일 수 있다.

본 발명의 정렬 도구(10)의 하나의 실시예의 중앙축(A)에 따른 도면인, 도 1을 참조하면, 원통벽(12)에 의해 한정되는 정렬 챔버(11)는 각각 구형의 추진 부재(urging member)(13a 내지 13d, 14a 내지 14d)의 두 개의 세트(13, 14)를 포함한다. 상기 추진 부재(13, 14)는 모두 대략 동일한 크기이고, 모두 벽(12)의 내부 표면(12a)과 사면 프리즘(15)의 일 측면을 접촉한다. 알수 있는 것처럼, 챔버(11) 및 추진 부재(13, 14)의 내부 표면(14a)의 차원이 더 정확할수록, 작업물(15)의 중앙축(W)의 정렬 도구(10)의 중앙 축(A)에 대한 정렬은 더 정확해질 것이다.

도 2의 측면 도면에서 가장 잘 도시된 것처럼, 추진 부재(13, 14)의 두 개의 세트는 작업물(15)의 중앙 축(W)를 따라 서로 서로 떨어져 있다. 작업물(15)의 정렬은 중앙 축(W)에 직교하는 대향하는 방향으로 추진 부재(13, 14)의 두 개의 세트를 바이어스(bias) 함으로서 실현된다. 그러한 바이어싱(biasing)은 레버를 통해프리즘(15)의 측면에 대해 구형을 밀어, 상기 챔버(11)의 중앙을 향해 힘을 가하는, 스프링을 이용하여 달성된다. 두 개의 다른 위치에서 독립적으로 이러한 중앙을 맞추는 것이 일어나기 때문에, 도 2에 도시된 것처럼, 상기 프리즘(15)은, 도 4에 도시된 것처럼 사각의 단면을 가지고 있거나 길이를 따라 점점 줄어들더라도, 모든 길이에 따라 중앙에 위치하게 될 것이다.

도 1a는 4개의 스프링(16a 내지 16d)의 세트 및 라인(17a 내지 17h)에 의해 대표되는 8개의 레버가 구형(13, 14)의 두 세트 다를 바이어스하는 바이어싱 배열의 하나의 실시예를 도시한다. 도 1b는 두 개의 구형(13a, 14a)에 대한 바이어싱 배열을 도시하는 개략적인 사시도이다. 각각의 구형은 케이지 안에 보관되고, 각각의 케이지(21, 22)는 상부(21a, 22a), 하부(21b, 22b), 및 측면(21c, 22c)를 가진다. 케이지(21)의 하부(21b) 및 케이지(22)의 상부(22a)는 벽(12)의 슬롯(23, 24)을 통해 확장하고, 각각 아래 방향 및 위 방향으로 굽혀져 브래킷(21d, 22d)을 형성한다. 스프링(16a)은 브래킷(21d 및 22d)에 부착되어, 측면(21c, 22c)에 바이어싱 힘을 형성하고, 이것은 라인(17a, 17b)에 대응하는 레버로 작용한다. 이 배열은 구형(13a, 14a) 상에 프리즘(15)의 측면들(15a, 15b)에 대해, 각각, 동일한 그리고 대향하는 힘의 바이어스를 발생시킨다.

도 2는 픽스쳐(18)를 벽(12)의 한 끝에 설치함으로서 달성되는 조립 도구의 하나의 실시예를 도시한다. 픽스쳐(18)는 벽(12)의 설치 둘레(12b)에 대해 꼭 맞게 끼워지도록 길이가 맞추어진 움푹 파인 단(18a)을 가진다. 픽스쳐(18)는 중앙 축(A)와 정렬되고 제 2 작업물인, 로터(19)의 축(19a)을 수용하도록 길이가 맞춰진정공(18b)을 가진다. 로터(19)는 축(19a)의 중앙을 통과하는 중앙 축(R)을 가지기 때문에, 픽스쳐의 설치는 축들(A, W, R)이 정렬하도록 한다.

정렬 챔버(11)의 한 끝의 픽스쳐(18)의 설치는 로터(19)의 설치 표면(19b)이 프리즘(15)의 설치 표면(15f)에 근접하도록 한다. 프리즘(15)을 로터(19)에 대해 살짝 움직이면 간격을 줄이고 글루 층(20)과 접촉하게 한다. 바람직하게, 글루 층(20)은 자외선-처리가능한 접착제로 되있고, 경화는 자외선 광선을 프리즘(15)의 표면(15e)에 도입함으로서 달성된다. 상기 빔은 측면들(15a 내지 15d)로부터 표면(15f)을 통해 글루 층(20)으로 내부 전반사에 의해 투과된다.

바람직하게, 듀얼 경화 접착제(즉, 자외선 및 열 경화가능)가 사용된다. 이것은, 정렬 도구 안에 짧은 노출이 가능하게 하고, 뒤이어 후자의 큐어는 배치 프로세스일 수 있어서, 최소한의 처리를 요구한다. 오븐 안에서 완전 열(및/또는 자외선) 경화가 이루어진다,

도 3은 본 발명의 정렬 도구(30)에 대한 바이어싱 배열의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 배열에 있어서, 각각의 세트에 오직 두 개의 구형(31a, 31b)만이 사용된다. 이러한 구형들(31a, 31b)은, 벽(34)의 구멍(34a, 34b)을 통해 확장되고 스프링(34a, 34b)에 부착되는 레버(33a, 33b)에 부착된, 리브(32a, 32b)를 가지는, 회전가능한 케이지(rotatable cage)(32)에 의해 직경 방향으로 대향하는 관계로 유지된다. 리브(32a, 32b)는 스프링의 바이어싱 동작을 통해 구형의 측면을 지탱한다.

대향하는 구형의 도 3의 배열은, 대향하는 힘이 균형을 맞추는 한, 짝수의측면을 가진 어떠한 다면체의 작업물에 대해 사용될 수 있다. 예를 들어, 각각의 세트의 3개의 구형은 6면의 작업물에 대해 그리고 각각의 세트의 4개의 구형은 8면의 동작부분에 대해 사용될 수 있다.

추진 부재는, 도구의 중앙 축에 횡단 방향의 원형의 단면을 가지고 있는 한, 구형일 필요는 없다. 도 5는, 케이지(52)의 리브(51a, 51b)에 의해 프리즘(15)의 측면들(15a, 15c)에 대해 조여진, 원통형의 추진 부재(50a, 50b)의 세트를 도시한다.

도 6은 본 발명의 조립 도구(60)의 하나의 실시예를 개략적으로 도시한다. 대향하는 픽스쳐(62, 63)의 한 쌍은 베이스(61) 위에 미끄러질 수 있도록 설치되고, 각각은 중앙 축(A)과 정확하게 정렬된 설치 척(62a, 63a)을 가진다. 정렬 도구(64)가 픽스쳐(62) 위에 설치되었을 때, 이전에 정렬된 작업물(65)은 중앙 축(A)와 정렬된 중앙 축(W)을 가진다. 베이스(61)의 대향하는 끝에, 척(63a)을 사용해 제 2 작업물(66)을 픽스쳐(63)에 설치하는 것은 중앙 축(R)이 중앙 축(A)와 정렬하도록 한다. 두 개의 픽스쳐(62, 63)는 중앙 축(A)과 평행하게 길이방향으로 미끄러져, 두 개의 작업물들이 상호간의 정렬을 유지하면서, 조립을 위해 모아질 수 있도록, 베이스(61) 위에 설치된다.

본 발명은 필수적으로 한정된 실시예를 이용해 설명되었다. 본 설명으로부터, 다른 실시예 및 실시예의 변형이 이 기술 분야의 당업자에게 명백할 것이고, 본 발명 및 첨부된 청구항의 범위 안에 완전히 포함되도록 의도되었다.

상술한 바와 같이 본 발명은 다면 부품과 베이스 부재를 그 중심 축에 따라 정렬하고 조립하기 위한 도구 및 방법에 응용될 수 있다.

Claims (20)

1. 중앙 축(W)에 평행한 적어도 3개의 측면(15a, 15b, 15c, 15d) 및, 중앙 축(W)에 횡단하는 두 개의 단부(15d, 15e)를 가지는 다면체의 작업물(15)을 정렬하기 위한 정렬 도구(10)로서, 상기 정렬 도구(10)는 또한 중앙 축(A)을 가지고, 작업물 중앙 축(W)을 정렬 도구(10)의 중앙 축(A)과 정렬하도록 가하기 위해, 대향하는 방향으로 바이어스된 추진 부재(13a, 13b, 13c, 13d, 14a, 14b, 14c, 14d)의 적어도 제 1 및 제 2 세트(13, 14)를 포함하며, 추진 부재(13, 14)의 상기 제 1 및 제 2 세트는 정렬 도구(10)의 중앙 축(A)을 따라 서로에 대해 떨어져 있으며, 추진 부재(13, 14)의 각각의 세트는 작업물(15)의 대향된 측면에 균형잡힌 조이는 힘을 제공하기 위한 적어도 두 개의 대향된 추진 부재(13a, 13c)를 가지는, 다면체의 작업물을 정렬하기 위한 정렬 도구.
2. 제 1항에 있어서, 상기 추진 부재(13, 14)는 상기 정렬 도구의 중앙 축(A)에 횡 방향으로 원형의 단면을 가지고, 여기서, 원의 원주는 작업물(15)의 일측과 조이는 접촉을 형성하기 위해 접촉 표면을 한정하는, 다면체의 작업물을 정렬하기 위한 정렬 도구.
3. 제 2항에 있어서, 추진 부재(13, 14)의 원형 단면의 직경은 실질적으로 동일한, 다면체의 작업물을 정렬하기 위한 정렬 도구.
4. 제 2항에 있어서, 상기 추진 부재(13, 14)는 구형(sphere)인, 다면체의 작업물을 정렬하기 위한 정렬 도구.
5. 제 1항에 있어서, 추진 부재(13, 14)의 각각의 세트는 작업물(15)의 각각의 측(15a, 15b, 15c, 15d)에 대해 하나의 추진 부재(13a, 13b, 13c, 13d, 14a, 14b, 14c, 14d)를 가지는, 다면체의 작업물을 정렬하기 위한 정렬 도구.
6. 제 1항에 있어서, 상기 도구는 픽스쳐(18)를 설치하도록 적응된 설치 표면(12b)을 가지고, 상기 픽스쳐(18)는 상기 다면체의 작업물(15)의 한 끝(15f)과 접촉하고 있는 또 다른 작업물(19)을 지지하도록 적응된, 다면체의 작업물을 정렬하기 위한 정렬 도구.
7. 제 3항에 있어서, 상기 도구는 상기 도구의 중앙 축(A)에 평행한 원통형 벽(12)에 의해 한정되는 정렬 챔버(11)를 가지고, 추진 부재(13, 14)는 상기 챔버(11) 내에 유지되는, 다면체의 작업물을 정렬하기 위한 정렬 도구.
8. 제 7항에 있어서, 추진 부재들(13, 14)의 상기 제 1 및 제 2 세트들은 챔버(11) 안에 위치하는 제 1 및 제 2 부분적인 회전가능한 케이지(21, 22)에 의해 유지되고, 상기 케이지(21, 22)는 반대 방향으로 중앙 축(A) 주변으로 회전하도록 바이어스된, 다면체의 작업물을 정렬하기 위한 정렬 도구.
9. 제 8항에 있어서, 각각의 케이지(32)는 대향하는 관계에서 조임 요소(31a, 31b)를 유지하기 위한 유지 리브(32a, 32b)를 포함하고, 각각의 케이지(32)는 스프링(35a, 35b)에 의해 바이어스되고, 각각의 스프링(35a, 35b)의 한 끝은 원통형 벽(12)에 부착되고 다른 끝은 유지 리브(32a, 32b)에 부착된, 다면체의 작업물을 정렬하기 위한 정렬 도구.
10. 중앙 회전 축들(W, R)을 따라 제 1 및 제 2 작업물(65, 66)을 조립하기 위한 조립 도구(60)로서, 상기 제 1 작업물(65)은 그 중앙 축(W)에 평행하는 적어도 3개의 측면들을 가지고, 상기 조립 도구(60)는 중앙 축(A)를 따라 서로에 대해 움직일 수 있는 제 1 및 제 2 픽스쳐(62, 63)를 포함하며, 상기 제 1 픽스쳐(62)는 중앙 축(A)와 정렬하여 정렬 도구(64)를 고정적으로 지지하기 위한 것이고, 제 2 픽스쳐(63)는 그리고 중앙 축(A)과 정렬하여 제 2 작업물(66)을 지지하기 위한 것이고, 정렬 도구(64)는, 상기 제 1 작업물 중앙 축(W)을 정렬 도구(64)의 중앙 축(A)과의 정렬로 조이기 위해, 대향하는 방향으로 바이어스된 추진 부재(64a, 64b)의 적어도 제 1 및 제 2 세트를 포함하며, 추진 부재들(64a, 64b)의 상기 제 1 및 제 2 세트는 정렬 도구의 중앙 축(A)을 따라 서로에 대해 떨어져 있는, 중앙 조립 도구.
11. 상호 정렬된 중앙 축들(W, R)로 제 1 다면체 작업물(15)과 제 2 작업물(19)을 조립하기 위한 방법으로서, 상기 다면체 작업물(15)은 상기 중앙 축(W)에 평행한 적어도 3개의 측면(15a, 15b, 15c, 15d)을 갖는, 조립 방법으로서,

    a. 상기 제 1 작업물(15)을, 상기 제 1 작업물(15)의 대향하는 측면에 대해 균형된 조이는 힘을 발산하도록 위치하는 추진 부재의 두 개의 세트(13, 14)를 이용해, 정렬하도록 조임으로서 상기 제 1 작업물(15)의 중앙 축(W)을 참조 중앙 축(A)과 정렬하는 단계로서; 상기 추진 부재(13, 14)의 두 개의 세트들은 작업물(15)의 중앙 축(W)을 따라 서로로부터 떨어져 있고 작업물(15)의 중앙 축(W)에 횡단하는 대향하는 방향으로 조이는 힘을 발산하는, 정렬 단계와,

    b. 상기 제 2 작업물(19)의 중앙 축(R)을 참조 중앙 축(A)과 정렬하는 단계; 그리고

    c. 두 개의 작업물(15, 19)을 조립을 위해 접촉하게 하는 단계를 포함하는, 제 1 다면체 작업물 및 제 2 작업물을 조립하기 위한 방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 작업물(15, 19)이 접착층(20)은 결합된, 상호 정렬된 중앙 축들(W, R)로 제 1 다면체 작업물 및 제 2 작업물을 조립하기 위한 방법.
13. 제 12항에 있어서, 상기 접착층(20)은 적어도 광 경화가능한, 상호 정렬된 중앙 축들(W, R)로 제 1 다면체 작업물(15)과 제 2 작업물(19)을 조립하기 위한 방법.
14. 제 13항에 있어서, 상기 제 1 작업물(15)은 광학적으로 투명하고, 빛은 접착층(20)을 경화시키기 위하여 동작부분(15)을 통해 향하게 되는, 상호 정렬된 중앙 축들(W, R)로 제 1 다면체 작업물(15)과 제 2 작업물(19)을 조립하기 위한 방법.
15. 제 13항 및 제 14항에 있어서, 상기 광이 자외선 빛인, 상호 정렬된 중앙 축들(W, R)로 제 1 다면체 작업물(15)과 제 2 작업물(19)을 조립하기 위한 방법.
16. 제 13항에 있어서, 상기 접착 층(20)이 또한 열 경화가능한, 상호 정렬된 중앙 축들(W, R)로 제 1 다면체 작업물(15)과 제 2 작업물(19)을 조립하기 위한 방법.
17. 다면체의 작업물(15)의 중앙 축(W)을 참조 축(A)으로 정렬하기 위한 방법으로서, 상기 작업물(15)은 그 중앙 축(W)에 평행한 적어도 3개의 측면들(15a, 15b, 15c, 15d)을 가지고, 상기 방법은 상기 제 1 작업물(15)의 대향하는 측면에 대해 균형된 조이는 힘을 발산하도록 위치한 추진 부재(13, 14)의 두 개의 세트를 이용해 제 1 작업물(15)을 정렬로 조이는 단계를 포함하고, 상기 추진 부재(13, 14)의 두 개의 세트는 작업물(15)의 중앙 축(W)을 따라 서로로부터 떨어져 있고 작업물의 중앙 축을 가로질러 대향하는 방향으로 조이는 힘을 가하는, 다면체의 작업물의 중앙 축을 참조 축으로 정렬하기 위한 방법.
18. 제 17항에 있어서, 상기 작업물(15)이 4개의 측면들(15a, 15b, 15c, 15d)을 가지고 추진 부재들(13, 14)의 각각의 세트는 4개의 추진 부재들(13a, 13b, 13c, 13d, 및 14a, 14b, 14c, 14d)을 가지는, 다면체의 작업물의 중앙 축을 참조 축으로 정렬하기 위한 방법.
19. 제 18항에 있어서, 상기 추진 부재(13, 14)는 대략 동일한 원형 단면을 가지는, 다면체의 작업물의 중앙 축을 참조 축으로 정렬하기 위한 방법.
20. 제 19항에 있어서, 상기 추진 부재(13, 14)가 구형(sphere)인, 다면체의 작업물(15)의 중앙 축(W)을 참조 축(A)으로 정렬하기 위한 방법.