CN107471504A - 一种微结构撞点加工机床导光板模具的调节平台及其调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微结构撞点加工机床导光板模具的调节平台，包括底座和安装于底座上的X轴调节装置、Y轴调节装置、Z轴调节装置以及探测装置，探测装置探测Z轴调节装置在X轴方向上的水平度；所述Z轴调节装置上安装有电磁吸盘装置，所述电磁吸盘装置的上表面设有具有可被磁吸的导光板模具。本发明还公开一种调节方法，包括以下步骤：1)把导光板模具吸附在盖板上；2)根据测量到的导光板模具的轮廓点的高度值，控制相应位置上的音圈电机驱动导光板模具局部升高或下降；3)继续步骤2)并循环，直到导光板模具的四周轮廓点之间的高度差达到设定值。本发明具有自动化调节、调节精度高、使用方便和工作效率高的有益效果。

Description

一种微结构撞点加工机床导光板模具的调节平台及其调节 方法

技术领域

本发明涉及一种调节平台，尤其是指一种微结构撞点加工机床导光板模具的调节平台及其调节方法。

背景技术

导光板模具属于精密工件，在导光板模具上具有微阵列结构，这些微阵列结构是通过精密撞点机床撞点加工而成，由于微阵列结构孔的深度只有几微米，因此，欲得到微阵列孔的加工深度保持一致性和较小的误差效果，调节平台需要有极高的水平度。

现有的调节平台基本为手动调节平台，如专利号“201610566884.6”公开了一种用于微阵列撞点加工的调节平台，该平台放置导光板模具的表面上阵列加工了多个阵列圆孔，圆孔内放入圆形磁铁，这种调节平台靠纯机械结构磁吸固定导光板模具，在安装导光板模具时，全靠用力推放到合适加工位置，卸载时用力取下平台，安装和卸载均需花费很大力气来克服平台对导光板模具的磁吸力，工作强度大且不方便，特别是卸载导光板模具时，导光板模具的下底面和调节平台的上表面均会被划出多道伤痕，减少调节平台的使用寿命。更重要的是在对导光板模具进行调平时，手动拧紧或拧松平台四角的弹性螺栓调节导光板模具水平度，因需要调节至2μm内，需多次反复调节，容易出现四角中的一角弹性螺栓已被向下完全拧紧，但此处位置仍处于最高点，在这种情况下，必须放弃前面的所有调节，重新开始调节，严重浪费加工者的时间和增加加工者的工作量，造成加工效率低下。

发明内容

本发明的目的在于解决现有调节平台上安装、卸载导光板模具和调节不方便而降低加工效率的问题，提供一种自动化调节、调节精度高、使用方便和工作效率高的微结构撞点加工机床导光板模具的调节平台及其调节方法。

本发明的目的可采用以下技术方案来达到：

一种微结构撞点加工机床导光板模具的调节平台及其调节方法，包括底座和安装于底座上的X轴调节装置、Y轴调节装置、Z轴调节装置以及探测装置，所述Y轴调节装置设于所述Z轴调节装置的上方，所述探测装置安装于所述Y轴调节装置上而探测Z轴调节装置上导光板模具在Y轴方向上的水平度；所述Z轴调节装置可滑动安装于所述X轴调节装置上而沿X轴方向运动，探测装置探测Z轴调节装置上导光板模具在X轴方向上的水平度；所述Z轴调节装置上安装有电磁吸盘装置，所述电磁吸盘装置的上表面安装有可被磁吸和卸载的导光板模具；所述Z轴调节装置上设有锁紧装置，锁紧装置将调节到相应位置的Z轴调节装置锁紧或松开。

进一步地，所述Z轴调节装置包括安装座、音圈电机、电位移传感器和连接座，所述安装座安装于所述X轴调节装置的运动端上，所述安装座的上表面的轮廓边上均匀设有所述音圈电机和电位移传感器，所述连接座的底端与所述音圈电机的伸缩轴连接。

进一步地，所述吸盘装置包括电磁发生器和可被磁化的盖板，所述连接座的上表面开有凹槽，所述电磁发生器安装于凹槽内，所述盖板盖合于连接座的上表面上。

作为一种优选的方案，所述电磁发生器包括线圈和铁芯，所述铁芯设于凹槽内，且线圈套设于铁芯上。

作为一种优选的方案，所述盖板包括若干磁条和隔磁条，两条相邻磁条之间设有所述隔磁条，且两条相邻磁条的磁极相反。

作为一种优选的方案，所述锁紧装置设于Z轴调节装置上的侧面上，所述锁紧装置包括水平连杆和两个竖直连杆，所述竖直连杆的一端固定安装于安装座上，竖直连杆的另一端开有长孔，所述连接座的侧面上开有螺纹孔，所述水平连杆的两端均通过螺纹连接件穿过长孔而与螺纹孔螺纹连接，在音圈电机驱动连接座到相应位置上时，拧转螺纹连接件将连接座锁紧。

进一步地，所述X轴调节装置包括直线导轨、滑块和驱动装置，所述直线导轨固定安装于底座上，所述滑块可滑动安装于直线导轨上，所述Z轴调节装置固定安装于滑块上，所述驱动装置的动力输出端与所述滑块连接而驱动滑块在直线导轨上滑动。

作为一种优选的方案，所述探测装置为磁吸式探针装置。

一种微结构撞点加工机床导光板模具的调节方法，包括以下步骤：

1)把导光板模具放置在盖板的表面上，并给线圈通电产生磁力而将导光板模具吸附在盖板上；

2)控制X轴调节装置和Y轴调节装置联动；驱动探测装置的探针对导光板模具的四周轮廓点进行高度测量，根据测量到的导光板模具的轮廓点的高度值，控制相应位置上的音圈电机的驱动导光板模具局部升高或下降；同时，位移传感器对音圈电机的驱动距离进行检测，在升高或下降相应高度时，相应轮廓点上的音圈电机停止；

3)继续步骤2)并循环，直到导光板模具的四周轮廓点之间的高度差达到设定值。

进一步地，所述步骤2)的具体内容为：探测装置的探针对导光板模具的四周轮廓进行高度测量，根据测量到的导光板模具的两个相邻轮廓点之间的高度差值a，控制高度低的轮廓点上的音圈电机驱动导光板升高a/2,或控制高度高的轮廓点上的音圈电机驱动导光板降低a/2。

实施本发明，具有如下有益效果：

1、本发明采用电磁吸盘装置，在将导光板模具放置在Z轴调节装置上后，只需给电磁吸盘装置通电，即可将导光板模具吸附而固定到Z轴调节装置上；同样的，当需要将导光板模具卸载下来，则只需给电磁吸盘断电，即可快速地把导光板模具卸载下来，安装和卸载简单、方便且快速。

2、本发明通过探测装置对导光板模具的表面进行高度测量；根据探测装置检测到的数据，控制Z轴调节装置工作，对导光板模具的表面的水平度进行调节，使导光板模具的表面的水平度达到要求。在Z轴调节对导光板模具的表面的水平度进行调节而达到要求后，通过锁紧装置将Z轴锁住而无法运动，则此时的导光板模具的表面的水平度能被保持不度，实现长时间保持导光板模具的表面的水平度的目的。

3、本发明的方法通过探测装置对导光板模具的表面进行高度检测后，通过对相应位置上的音圈电机进行控制，使音圈电机升高或降低与该音圈电机连接的连接座位置的表面高度，并最终使放置于连接座上的导光板模具的水平面上达到要求。同时，位移传感器对音圈电机的驱动距离进行检测，在升高或下降相应高度后，控制相应位置上的音圈电机停止工作，直到导光板模具的表面的水平度达到要求为止。该方法自动化地对导光板模具进行调平，能极大地保证调节平台调节的精度，具有控制和调节方便、快速和调节精度高的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明微结构撞点加工机床导光板模具的调节平台的结构示意图；

图2是本发明微结构撞点加工机床导光板模具的X轴调节装置和Z轴调节装置的结构示意图；

图3是图2沿竖直方向的剖视图；

图4是导光板模具的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

参照图1和图2，本实施例涉及调节平台，包括底座1和安装于底座1上的X轴调节装置2、Y轴调节装置3、Z轴调节装置4以及探测装置5，所述Y轴调节装置3设于所述Z轴调节装置4的上方，所述探测装置5安装于所述Y轴调节装置3上而探测Z轴调节装置4上导光板模具10在Y轴方向上的水平度；所述Z轴调节装置4可滑动安装于所述X轴调节装置2上而沿X轴方向运动，探测装置5探测Z轴调节装置4上导光板模具10在X轴方向上的水平度；所述Z轴调节装置4上安装有电磁吸盘装置，所述电磁吸盘装置的上表面设有具有可被磁吸的导光板模具10；所述Z轴调节装置4上设有锁紧装置，锁紧装置将调节到相应位置的Z轴调节装置4锁紧或松开。

该调节平台采用电磁吸盘装置，在将导光板模具10放置在Z轴调节装置4上后，只需给电磁吸盘装置通电，即可将导光板模具10吸附而固定到Z轴调节装置4上；同样的，当需要将导光板模具10卸载下来，则只需给电磁吸盘断电，即可快速地把导光板模具卸载下来，安装和卸载简单、方便且快速。

X轴调节装置2驱动Z轴调节装置4在X轴方向滑动，使安装于Z轴调节装置4上的导光板模具10也沿X轴方向滑动，从而探测装置5能对导光板模具10X轴方向上的位置进行测量。而Y轴调节装置3带动探测装置5沿Y轴方向滑动而对导光板模具10的Y轴方向上的位置进行测量。在X轴调节装置2和Y轴调节装置3工作时，探测装置5对导光板模具10的表面进行高度测量；根据探测装置5检测到的数据，控制Z轴调节装置4工作，对导光板模具10的表面的水平度进行调节，使导光板的表面的水平度达到要求。

在Z轴调节对导光板模具10的表面的水平度进行调节而达到要求后，通过锁紧装置将Z轴锁住而无法运动，则此时的导光板模具10的表面的水平度能被保持不度，实现长时间保持导光板模具10的表面的水平度的目的。

所述Z轴调节装置4包括安装座41、音圈电机42、电位移传感器43和连接座44，所述安装座41安装于所述X轴调节装置2的运动端上，所述安装座41的上表面的轮廓边上均匀设有所述音圈电机42和电位移传感器43，所述连接座44的底端与所述音圈电机42的伸缩轴连接。Z轴调节装置4设有多个，且分布于安装座41和连接座44的轮廓边上。在探测装置5对导光板模具10的上表面进行高度检测后，通过对相应位置上的音圈电机42进行控制，使音圈电机42升高或降低与该音圈电机42连接的连接座44位置的表面高度，并最终使放置于连接座44上的导光板模具10的水平面上达到要求。同时，位移传感器对音圈电机42的驱动距离进行检测，在升高或下降相应高度后，控制相应位置上的音圈电机42停止工作。

如图2和图3所示，所述吸盘装置包括电磁发生器61和可被磁化的盖板62，所述连接座44的上表面开有凹槽441，所述电磁发生器61安装于凹槽441内，所述盖板62盖合于连接座44的上表面上。在将导光板模具10放置在盖板62上后，只需给电磁发生器61通电，电磁发生器61产生磁场并将盖板62磁化，则导光板模具10被磁力吸附而固定到盖板62上；同样的，当需要将导光板模具10卸载下来，则只需给电磁发生器61断电，则磁块消失，可快速地把导光板卸载下来，安装和卸载简单、方便且快速。

所述电磁发生器61包括线圈611和铁芯612，所述铁芯设于凹槽441内，且线圈611套设于铁芯612上。线圈611在通电时能产生磁场，使盖板62磁化而将导光板模具10吸附到盖板62上。通过在线圈611中***铁芯612可以增强磁场强度，提高磁力大小，使得电磁发生器61具有更大的磁吸力。

为了提高盖板62被磁化后的磁场稳定性，所述盖板62包括若干磁条621和隔磁条622，两条相邻磁条621之间设有所述隔磁条622，且两条相邻磁条621的磁极相反。

所述锁紧装置设于Z轴调节装置4上的侧面上，所述锁紧装置包括水平连杆71和两个竖直连杆72，所述竖直连杆72的一端固定安装于安装座41上，竖直连杆72的另一端开有长孔721，所述连接座44的侧面上开有螺纹孔，所述水平连杆71的两端均通过螺纹连接件穿过长孔721而与螺纹孔螺纹连接，在音圈电机42驱动连接座44到相应位置上时，拧转螺纹连接件将连接座44锁紧。在音圈电机42对导光板模具10的表面调节到水平时,通过拧转螺纹连接件把连接座44通过竖直连杆72与安装座41进行固定,使连接座44被固定而保持在稳定在高度上。

所述X轴调节装置2包括直线导轨21、滑块和驱动装置，所述直线导轨21固定安装于底座1上，所述滑块可滑动安装于直线导轨21上，所述Z轴调节装置4固定安装于滑块上，所述驱动装置的动力输出端与所述滑块连接而驱动滑块在直线导轨21上滑动。驱动装置驱动Z轴调节装置4在导轨上做直线运动，从而使放置于Z轴调节装置4上的导光板模具10在X轴方向上直线滑动。

所述探测装置5为磁吸式探针装置，探测装置5的探针与导光板模具10的表面接触，通过探测装置5的针表的数据来测量导光板模具10表面上的不同位置的高度，以测量出两个位置的高度差。

一种微结构撞点加工机床导光板模具10的调节方法，包括以下步骤：

1)把导光板模具10放置在盖板62的表面上，并给线圈通电产生磁力而将导光板模具10吸附在盖板62上；

2)控制X轴调节装置2和Y轴调节装置3联动；驱动探测装置5的探针对导光板模具10的四周轮廓点进行高度测量，根据测量到的导光板模具10的轮廓点的高度值，控制相应位置上的音圈电机42的驱动导光板模具10升高或下降；同时，位移传感器对音圈电机42的驱动距离进行检测，在升高或下降相应高度时，相应轮廓点上的音圈电机42停止；

3)继续步骤2)并循环，直到导光板模具10的四周轮廓点之间的高度差达到设定值。

所述步骤2)的具体内容为：探测装置5的探针对导光板模具10的四周轮廓进行高度测量，根据测量到的导光板模具10的两个相邻轮廓点之间的高度差值a，控制高度低的轮廓点上的音圈电机42驱动导光板升高a/2,或控制高度高的轮廓点上的音圈电机42驱动导光板降低a/2。

如图1和图4所示，导光板模具10为方形，在方形的四个角位置选取四个点A、B、C和D，经探测装置5的探针的测量，假如A点为最高点，以A点为基准，在A和B之间的调节中，B点下的音圈电机42驱动并抬高连接座44的高度为A和B之间的高度差的1/2，同时通过电位移传感器43对音圈电机42的驱动高度进行测量，在达到高度后，则控制B点下的音圈电机42停止工作；

同样的，在B和C之间的调节中，通过探测装置5的探针先测出B和C点的数据，假如B点为高点，则以B点为基准，C点下的音圈电机42驱动并抬高连接座44的高度为B和C之间的高度差的1/2，同时通过电位移传感器43对音圈电机42的驱动高度进行测量，在达到高度后，则控制C点下的音圈电机42停止工作。依次类推，在C和D之间的调节中，调节C和D之间的高度值，以及在D和A之间的调节中，调节D和A之间的高度值，这样实现一个循环调节。

探针从A-B-C-D-A再走一圈测出四点中最高点和最低点的位移差，若满足在2μm以内，就不需要进行下一个循环，若不满足要求，需要进入下一个循环再次调整，直至满足要求为止。

另外，还可以采用下面的调节方法：

经探测装置5的探针的测量，假如A点为最高点，以B点为基准，在A和B之间的调节中，A点下的音圈电机42驱动并降低连接座44的高度为A和B之间的高度差的1/2，同时通过电位移传感器43对音圈电机42的驱动高度进行测量，在达到高度后，则控制A点下的音圈电机42停止工作；

同样的，在B和C之间的调节中，通过探测装置5的探针先测出B和C点的数据，假如B点为高点，则以C点为基准，B点下的音圈电机42驱动并降低连接座44的高度为B和C之间的高度差的1/2，同时通过电位移传感器43对音圈电机42的驱动高度进行测量，在达到高度后，则控制B点下的音圈电机42停止工作。依次类推，在C和D之间的调节中，调节C和D之间的高度值，以及在D和A之间的调节中，调节D和A之间的高度值，这样实现一个循环调节。

探针从A-B-C-D-A再走一圈测出四点中最高点和最低点的位移差，若满足在2.5μm以内，就不需要进行下一个循环，若不满足要求，需要进入下一个循环再次调整，直至满足要求为止。

本方法通过探测装置5对导光板模具10的表面进行高度检测后，通过对相应位置上的音圈电机42进行控制，使音圈电机42升高或降低与该音圈电机42连接的连接座44位置的表面高度，并最终使放置于连接座44上的导光板模具10的水平面上达到要求。同时，位移传感器对音圈电机42的驱动距离进行检测，在升高或下降相应高度后，控制相应位置上的音圈电机42停止工作，直到导光板模具的表面的水平度达到要求为止。该方法自动化地对导光板进行调平，能极大地保证调节平台调节的精度，具有控制和调节方便、快速和调节精度高的特点。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种微结构撞点加工机床导光板模具的调节平台，其特征在于，包括底座和安装于底座上的X轴调节装置、Y轴调节装置、Z轴调节装置以及探测装置，所述Y轴调节装置设于所述Z轴调节装置的上方，所述探测装置安装于所述Y轴调节装置上而探测Z轴调节装置在Y轴方向上的水平度；所述Z轴调节装置可滑动安装于所述X轴调节装置上而沿X轴方向运动，探测装置探测Z轴调节装置在X轴方向上的水平度；所述Z轴调节装置上安装有电磁吸盘装置，所述电磁吸盘装置的上表面设有具有磁性或可被磁吸的导光板模具；所述Z轴调节装置上设有锁紧装置，锁紧装置将调节到相应位置的Z轴调节装置锁紧或松开。

2.根据权利要求1所述的一种微结构撞点加工机床导光板模具的调节平台，其特征在于，所述Z轴调节装置包括安装座、音圈电机、电位移传感器和连接座，所述安装座安装于所述X轴调节装置的运动端上，所述安装座的上表面的轮廓边上均匀设有所述音圈电机和电位移传感器，所述连接座的底端与所述音圈电机的伸缩轴连接。

3.根据权利要求2所述的一种微结构撞点加工机床导光板模具的调节平台，其特征在于，所述吸盘装置包括电磁发生器和可被磁化的盖板，所述连接座的上表面开有凹槽，所述电磁发生器安装于凹槽内，所述盖板盖合于连接座的上表面上。

4.根据权利要求3所述的一种微结构撞点加工机床导光板模具的调节平台，其特征在于，所述电磁发生器包括线圈和铁芯，所述铁芯设于凹槽内，且线圈套设于铁芯上。

5.根据权利要求3所述的一种微结构撞点加工机床导光板模具的调节平台，其特征在于，所述盖板包括若干磁条和隔磁条，两条相邻磁条之间设有所述隔磁条，且两条相邻磁条的磁极相反。

6.根据权利要求2所述的一种微结构撞点加工机床导光板模具的调节平台，其特征在于，所述Z轴调节装置上的侧面上均设有所述锁紧装置，所述锁紧装置包括水平连杆和两个竖直连杆，所述竖直连杆的一端固定安装于安装座上，竖直连杆的另一端开有长孔，所述连接座的侧面上开有螺纹孔，所述水平连杆的两端均通过螺纹连接件穿过长孔而与螺纹孔螺纹连接，在音圈电机驱动连接座到相应位置上时，拧转螺纹连接件将连接座锁紧。

7.根据权利要求1所述的一种微结构撞点加工机床导光板模具的调节平台，其特征在于，所述X轴调节装置包括直线导轨、滑块和驱动装置，所述直线导轨固定安装于底座上，所述滑块可滑动安装于直线导轨上，所述Z轴调节装置固定安装于滑块上，所述驱动装置的动力输出端与所述滑块连接而驱动滑块在直线导轨上滑动。

8.根据权利要求1所述的一种微结构撞点加工机床导光板模具的调节平台，其特征在于，所述探测装置为磁吸式探针装置。

9.一种微结构撞点加工机床导光板模具的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)把导光板模具放置在盖板的表面上，并给线圈通电产生磁力而将导光板模具吸附在盖板上；

2)控制X轴调节装置和Y轴调节装置联动；驱动探测装置的探针对导光板模具的四周轮廓点进行高度测量，根据测量到的导光板模具的轮廓点的高度值，控制相应位置上的音圈电机驱动导光板模具局部升高或下降；同时，位移传感器对音圈电机的驱动距离进行检测，在升高或下降相应高度时，相应轮廓点上的音圈电机停止；

3)继续步骤2)并循环，直到导光板模具的四周轮廓点之间的高度差达到设定值。

10.根据权利要求9所述的一种微结构撞点加工机床导光板模具的调节方法，其特征在于，所述步骤2)的具体内容为：探测装置的探针对导光板模具的四周轮廓进行高度测量，根据测量到的导光板模具的两个相邻轮廓点之间的高度差值a，控制高度低的轮廓点上的音圈电机驱动导光板升高a/2,或控制高度高的轮廓点上的音圈电机驱动导光板降低a/2。