本发明专利技术涉及一种包括力框架（１３）和定位框架（１４）的压痕装置（１）。压痕工具（５）挤压在工件（７）中，以形成模具。工件（７）由基部（６）支撑。致动器（２）安装在力框架（１３）中。致动器（２）和压痕工具头（４）通过杆（３）连接起来。杆（３）使用柔性（旋转）接头（１５）固定到所述压痕工具（４）和所述致动器（２），以使所述力框架（１３）和所述定位框架（１４）与力物理上脱开。此外，力传感器（９）安装在压痕工具（４）与定位框架（１４）之间。为了使定位框架保持空载，由所述力框架致动器（２）给予的平衡力应大约等于压痕力。力传感器（９）的信号由控制电子装置（１０）处理。控制电子装置确定致动器（２）的力，使得在力传感器（９）处测量的力大约处于零水平。为了使致动器（２）、杆（３）和压痕工具（４）轴向对齐，致动器（２）跟随压痕工具头（５）的运动移动。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于高压力和高精度地致动工具的装置、和一种 降低或消除这种装置的工具位置偏差的方法。
技术介绍
各种工业应用场合需要髙的用于致动工具的力。例如，压痕工具 用于塑性变形，以制造模具。尤其是光学透镜和透镜阵列在大规模制 造业中可以通过压痕产生。对于这种应用有着高的精度要求。对于小 的光学透镜来说，例如对于移动电话所用的数码相机来说，精度必须好于10ttm。需要非常大的力实现压痕，例如在一些情况下要高于 1500N。这些巨大的力使得整个压痕装置发生变形。这些变形难以补 偿。不一致的扭转和扭曲限制了压痕定位的精度。例如JP2002 - 248628 (Susumo等)公开了这样一种用于形成微型透镜阵列的装置。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提高高力压痕装置的精度。 本专利技术的另一目的是提供一种高精度地控制压痕装置的有效方 法。压痕装置的变形得到降低。根据本专利技术，提供了一种用于沿至少一个方向高精度地致动至少一个工具的装置。装置包括用于支撑至少一个工件的基部、与所述工 具连接以沿至少一个方向给予平衡力的力框架、以及具有用于精确定 位工具的测量系统的定位装置，所述定位装置至少部分地与所述力框 架物理上脱开，以避免受所述力框架中的力所引起的偏差的影响。力框架可沿至少一个方向高精度地移动工具；从而，力框架给予 力，以沿轴向挤压例如作为压痕工具的工具。定位装置至少部分地与所述力框架和所述基部物理上脱开，以避 免受力致动器给予的力所引起的偏差的影响。根据本专利技术，在压痕过程中工具位置偏差可通过使压痕力与施加 的反作用力相平衡降低或消除。为了实现这种补偿，安装在所述力框 架中的致动器与工具保持固定结构连接。致动器框架、工具保持固定 结构和定位框架可一起沿水平方向相对于基部移动。可选地，沿水平方向移动带有工件的基部。优选地，定位装置在水平方向上与致动器物理上脱开。这通过杆 实现，所述杆将力框架致动器与工具保持固定结构连接起来，且在两 端使用柔性或旋转接头连接。因此，力框架和基部径向脱开。根据本专利技术的另一优选实施例，定位装置包括用于所述工具的精 确定位和所述力致动器的定位的定位框架。定位框架可至少临时性地 与所述基部和所述力框架物理上脱开，且使用柔性接头和力传感器与 所述工具保持固定结构连接。所述柔性接头和力传感器相应地设置成 可测量工具保持固定结构与定位框架之间的垂直力。优选地，基部或工具保持固定结构和致动器也可沿x和y方向移动。为了补偿轴向偏差，工具通过跟随定位框架的运动的力致动器移动。本专利技术还涉及用于以高定位精度致动具有基部和力框架的装置 中的至少一个工具的系统。该系统包括用于消除工具位置偏差的装置。 为了消除工具的精确位置的偏差，通过力测量装置控制对齐。力测量 装置产生工具位置偏差的信号。通过使工具定位装置与力框架物理上 脱开而实现高的精度。在优选实施例中，可测量所述工具和定位框架之间的轴向力的特 征，所述定位框架可至少临时性地与所述基部和所述力框架脱开。这 种力可与力框架的所述致动器的受控力相平衡，以避免所述工具位置 偏差。所述系统还可安装在现有的传统压痕装置中。根据本专利技术，所述 力框架致动器和作为压痕工具的一部分的压痕工具头始终被引导成共 线。本专利技术还涉及一种用于控制压痕装置的方法，所述压痕装置包括 压痕工具头、，力框架和基部，其特征在于，工具头相对于基部高精度 定位。当工件被压痕工具挤压以形成模具时，压痕工件头和力致动器的 轴向对齐得到保证。工具和工具保持固定结构大致沿压痕方向被致动， 以消除压痕工具头位置的径向偏差。优选地，杆柔性地安装在可物理上脱开的定位框架与力框架之间。应当指出，本专利技术特别涉及一种压痕装置。但本专利技术的概念也可 用于沿轴向高力致动工具的其他工业应用场合，例如结合装置、磨削 装置、深拉延工具等。附图说明下面，参看附图仅通过示例更为详细地描述本专利技术的优选实施 例，附图包括图1示出了根据本专利技术的压痕装置的示意图； 图2示出了沿图1的线A-A的示意性截面；图3示出了高精度地控制压痕装置的方法的示意性流程图；以及 图4示出了压痕装置的可选实施例的示意性截面。具体实施例方式图1示出了根据本专利技术的优选实施例的压痕装置1的示意图。压 痕装置1包括力框架13和定位框架14。压痕工具4可被沿z方向(箭 头所示)的高的力致动。压痕工具头4包括压痕工具5，其被挤压到 工件7中，以形成模具。工件7由基部6支撑。致动器2安装在力框 架13中。致动器2和压痕工具头4通过杆3连接起来。杆3使用柔性 (旋转)接头15固定到所述压痕工具4和所述致动器2，以使所述力 框架3和所述定位框架14与至少沿x、 y方向的力物理上脱开。为了精确地定位压痕工具，压痕装置的定位框架14包括引导部件8。定位框架14可至少临时性地与基部6和力框架13物理上脱开。 所述压痕工具4通过柔性接头15连接到定位框架14的所述引导部件 8。因此，定位框架14在压痕过程中保持空载。此外，力传感器9 安装在压痕工具头4和引导部件8之间。为了使定位框架保持空载，由所述力框架致动器2给予的平衡力 应大约等于压痕力。因此，由力传感器9测量的力处于大约零水平。力传感器9的信号通过控制电子装置10处理。致动器控制装置 11通过控制电子装置10控制。控制电子装置确定使力传感器9处测 量的力大约处于零水平的致动器2的力。致动器2、杆3和压痕工具4始终共线。为了使致动器2、杆3 和压痕工具4轴向对齐，致动器2跟随压痕工具头5的运动沿x、 y 方向移动。z方向的力引起径向错位，这通过施加的平衡力消除。由于仅在z 方向具有高的力，因此，在本实施例中不必补偿扭转偏差。在使用所述实施例的情况下，可提供具有lum或更好的精度的 高力压痕装置1。图2示出了沿图1的线A-A的示意性截面。 一个力传感器9和两 个柔性接头15环绕着图1的杆的z轴线12以彼此成120°角的方式 圆形设置。压痕力和平衡力之间的差异将使得力传感器9中产生可测 量的反作用力。因此，控制电子装置可补偿压痕力与平衡力之间的差升。 图3示出了致动器控制装置的流程图20。工具沿着z方向移动(步 骤21)，以形成模具。测量力传感器处的垂直力(步骤22)。如果力 为零，则该平衡力的值是正确的(步骤23)，且控制返回到步骤22。 如果测量出力与零水平之间存在偏差(步骤24)，则控制电子装置改 变到致动器控制装置的信号的值(歩骤25)，结果使得平衡力变化。 然后，控制环返回到步骤22。作为这种控制方法的结果，致动器、杆 和压痕工具始终保持共线。图4示出了压痕装置1的可选实施例的示意性截面。与图1的实 施例相比，具有引导部件(未示出)的定位框架14位于力框架13的 上方。因此，具有柔性接头15的杆3未延伸通过引导部件。力框架13在x-y方向上被再定位，使得所述压痕工具5、杆3和 致动器2始终保持共线。在压痕过程中，定位销16使力框架13与定 位框架14脱开。力框架13在空气轴承上滑动。空气轴承在压痕过程 中变为真空夹盘，且保持力框架桥固定。本领域的技术人员可以理解的是，本专利技术并不限于已特别示出的 和已在上面描述的内容。本专利技术的范围包括在本领域的普通技术人员 阅读前面的说明书时可以想到的且不属于现有技术的上面描述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于沿至少一个方向高精度地致动至少一个工具的装置，包括：－用于支撑至少一个工件（７）的基部（６）；－力框架（１３），其与所述工具（４）连接，用于沿至少一个方向传递平衡力；－具有用于工具（４）的精确定位的测量系统的定位装置；其特征在于，所述定位装置与所述力框架（１３）至少部分地物理上脱开，从而避免由所述力框架中的力引起的偏差的影响。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：KT克勒斯特夫，RJW科纳佩恩，MJJ多纳，P戴克，JMM斯温克斯，JC范登温，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]
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