贴合设备及其贴合方法与流程

本发明涉及机械设备技术领域，特别是涉及一种贴合设备及其贴合方法。

背景技术：

近年来消费性3c电子产品或车载产品的设计由传统的2d平面，延展至3d曲面，零组件为了顺应终端产品的设计趋势，加工制程也从传统平面加工改为曲面加工。在两片3d曲面透镜的贴合加工过程中，一般采用hth(hth，指hardtohard，硬对硬)贴合设备，将其中一片3d曲面透镜设置在第一腔体中的治具中，将另一片3d曲面透镜设置在第二腔体中的治具中，两片透镜之间一般还设置有oca光学胶，然后将施加压力将第一腔体和第二腔体合拢，两片3d曲面透镜在压力和oca光学胶的作用下贴合在一起，贴合后的结构如图1所示。但是传统的hth贴合设备，镜片的定位不精准，贴合完成后，如图1所示，两片3d曲面透镜的光学中心轴线之间夹角α较大，影响光学性能。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统hth贴合设备定位不精准的问题，提供一种贴合设备及其贴合方法。

本发明的贴合设备，包括第一腔体、第二腔体、对位单元、并联六轴平台和施压单元，其中，第一腔体内设置有第一仿形治具，用于精准放置第一3d曲面镜片；第二腔体内设置有第二仿形治具，用于精准放置第二3d曲面镜片；对位单元用于采集所述第一腔体与第二腔体之间的对位信息；并联六轴平台与所述第二腔体连接，用于根据所述对位信息调整第二仿形治具的位置，使得第二仿形治具能够与第一仿形治具精准对位；施压单元与所述第一腔体连接，所述施压单元用于对所述第一3d曲面镜片和第二3d曲面镜片施加贴合压力。

在一个实施例中，所述第一腔体内还设置有第一定位组件，所述第一定位组件用于使得第一3d曲面镜片与第一仿形治具精准吻合；所述第二腔体内还设置有第二定位组件，所述第二定位组件用于使得第二3d曲面镜片与第二仿形治具精准吻合。

在一个实施例中，第一定位组件包括第一夹持组件和第二夹持组件，第一夹持组件包括第一驱动件和第一夹持部，第二夹持组件包括第二驱动件和第二夹持部；第一夹持部和第二夹持部分别位于第一仿形治具的相对两侧；第一驱动件用于驱动第一夹持部朝向靠近第一仿形治具的方向运动，第二驱动件用于驱动第二夹持部朝向靠近第一仿形治具的方向运动。

在一个实施例中，第二定位组件包括第三夹持组件和第四夹持组件，第三夹持组件包括第三驱动件和第三夹持部，第四夹持组件包括第四驱动件和第四夹持部；第三夹持部和第四夹持部分别位于第二仿形治具的相对两侧；第三驱动件用于驱动第三夹持部朝向靠近第二仿形治具的方向运动，第四驱动件用于驱动第四夹持部朝向靠近第二仿形治具的方向运动。

在一个实施例中，第一定位组件靠近第一仿形治具的一端具有曲面，所述第一定位组件能够与第一仿形治具和第一3d曲面镜片的侧面相吻合；第二定位组件靠近第二仿形治具的一端具有曲面，所述第二定位组件能够与第二仿形治具和第二3d曲面镜片的侧面相吻合。

在一个实施例中，所述第一仿形治具内设置有第一真空管路，用于吸附固定所述第一3d曲面镜片；和/或，所述第二仿形治具内设置有第二真空管路，用于吸附固定所述第二3d曲面镜片。

在一个实施例中，所述并联六轴平台包括固定板、定位板、六个定位轴和控制器；所述定位板与第二仿形治具连接；所述控制器用于接收所述对位单元的对位信息，并且根据所述对位信息控制所述六个定位轴运动；所述六个定位轴活动连接在所述固定板与定位板之间，每个定位轴均能够相对于固定板独立转动，所述定位轴的运动能够带动定位板运动，进行通过定位板调整第二仿形治具的位置。

在一个实施例中，所述定位轴包括相对设置的第一端和第二端，所述定位轴通过第一端与固定板转动连接，通过第二端与所述定位板转动连接；每个定位轴内均设置有电机，用于驱动定位轴的第二端相对于固定板沿x轴、y轴或者z轴方向平移，并且驱动定位轴的第二端相对于固定板绕x轴、y轴或者z轴旋转；所述定位轴第二端的平移或者旋转能够带动定位板相对于固定板沿平移或者旋转。

在一个实施例中，贴合设备还包括第三真空管路，与所述第二腔体相连通，用于使得所述第一3d曲面镜片与第二3d曲面镜片在真空环境中贴合。

本发明还提出一种上述贴合设备的贴合方法，包括：步骤s1：将第一3d曲面镜片精准放置在第一腔体内，将第二3d曲面镜片精准放置在第二腔体内；步骤s2：对位单元采集第一腔体与第二腔体之间的对位信息；步骤s3：并联六轴平台根据所述对位信息调整第二仿形治具的位置，使得第二仿形治具与第一仿形治具精准对位；及步骤s4：第一腔体与第二腔体合拢，施压单元施加压力使得第一3d曲面镜片和第二3d曲面镜片贴合。

本发明的贴合设备及其贴合方法，其有益效果为：

本发明的贴合设备及其贴合方法，通过采用对位单元和并联六轴平台，对位单元采集所述第一腔体与第二腔体之间的对位信息，并联六轴平台根据对位信息能够在x轴、y轴、z轴、六个方向维度上调整第二仿形治具的位置，使得第二仿形治具能够与第一仿形治具精准对位。

附图说明

图1为现有技术中两片3d曲面透镜贴合后的结构示意图。

图2为本发明一个实施例中贴合设备正面的整体结构示意图。

图3为本发明一个实施例中贴合设备背面的整体结构示意图。

图4为本发明一个实施例中第一腔体的整体结构示意图。

图5为本发明一个实施例中第一夹持部和第二夹持部的结构示意图。

图6为本发明一个实施例中第二腔体与并联六轴平台之间的连接关系示意图。

图7为本发明一个实施例中第二腔体隐藏第二外围框体后的结构示意图。

图8为本发明一个实施例中第三夹持部和第四夹持部的结构示意图。

图9为本发明另一个实施例中第四夹持部的结构示意图。

图10为本发明一个实施例中外围框架和第二外围框体后第二腔体与并联六轴平台之间的连接关系示意图。

附图标记：

施压单元100，第一3d曲面镜片110，第二3d曲面镜片120，oca光学胶130；第一腔体200，第一仿形治具210，第一外围框体220，第一定位组件230，第一夹持组件231，第一驱动件232，第一夹持部233，第二夹持组件235，第二驱动件236，第二夹持部237，第二腔体300，第二仿形治具310，第二外围框体320，第二定位组件330，第三夹持组件331，第三驱动件332，第三夹持部333，第四夹持组件335，第四驱动件336，第四夹持部337，夹柱338；承载板340；对位单元400，并联六轴平台500，外围框架510，固定板520，定位板530，定位轴540，第一端541，第二端542，机架600、第一滑轨610和第二滑轨620。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在一个实施例中，贴合设备的正面整体结构如图2所示，背面整体结构如图3所示，从图2中可以看到，贴合设备包括施压单元100、第一腔体200、第二腔体300、对位单元400和并联六轴平台500，其中，第一腔体200与施压单元100连接，第一腔体200内部设置有第一仿形治具210，用于精准放置第一3d曲面镜片110；第二腔体300内部设置有第二仿形治具310，用于精准放置第二3d曲面镜片120；对位单元400用于采集第一腔体200与第二腔体300之间的对位信息；并联六轴平台500与第二腔体300连接，用于根据对位信息调整第二仿形治具310的位置，使得第二仿形治具310能够与第一仿形治具210精准对位；施压单元100用于对第一3d曲面镜片110和第二3d曲面镜片120施加贴合压力。在一个具体的实施例中，对位单元400为ccd摄像头组件。在一个实施例中，根据第一3d曲面镜片110和第二3d曲面镜片120的形状，第一仿形治具210和第二仿形治具310均包括两层，底层为金属层，通过cnc机台加工而成；顶层为塑胶层，通过注塑成型工艺制成。

如图2和图3所示，贴合设备还包括机架600、第一滑轨610和第二滑轨620，第二腔体300和并联六轴平台500与第一滑轨610连接，并且能够沿第一滑轨610相对于机架600运动；对位单元400与第二滑轨620连接，并能够沿第二滑轨620相对于机架600运动。贴合设备在上料前的初始状态如图2所以，第一腔体200与第二腔体300错位设置，以方便上料，即将第一3d曲面镜片110设置在第一腔体200内，将第二3d曲面镜片120设置在第二腔体300内。待上料结束后，第二腔体300和并联六轴平台500沿第一滑轨610相对于机架600运动到第一腔体200的正下方，对位单元400位于第一腔体200与第二腔体300之间，对位单元400采集第一腔体200与第二腔体300之间的对位信息，并联六轴平台500根据对位信息调整第二腔体300内第二仿形治具310的位置，使得第二仿形治具310能够与第一仿形治具210精准对位，然后对位单元400沿第二滑轨620朝向远离第一腔体200和第二腔体300的方向运动，第一腔体200向下移动与第二腔体300合拢，然后施压单元100对第一仿形治具210施加压力，使得第一3d曲面镜片110和第二3d曲面镜片120贴合在一起。

在一个实施例中，第一腔体200的结构如图4所示，第一腔体200包括第一外围框体220，第一外围框体220内设置有第一仿形治具210和第一定位组件230，第一仿形治具210有凹形表面，第一定位组件230用于使得第一3d曲面镜片110与第一仿形治具210精准吻合。如图4所示，第一仿形治具210内设置有第一真空管路，凹形表面上设置有真空吸附孔，真空吸附孔与第一真空管路相连通，用于将第一3d曲面镜片110吸附固定在第一仿形治具210上。

如图4所示，第一定位组件230包括第一夹持组件231和第二夹持组件235，第一夹持组件231包括第一驱动件232和第一夹持部233，第二夹持组件235包括第二驱动件236和第二夹持部237；第一夹持部233和第二夹持部237分别位于第一仿形治具210的相对两侧；第一夹持部233与第一驱动件232的输出轴直接或者间接连接，第二夹持部237与第二驱动件236的输出轴直接或者间接连接，第一驱动件232用于驱动第一夹持部233朝向靠近第一仿形治具210的方向运动，第二驱动件236用于驱动第二夹持部237朝向靠近第一仿形治具210的方向运动，从而当将第一3d曲面镜片110设置在第一仿形治具210上以后，在第一加持部和第二加持部的相互夹持作用下，能够将第一3d曲面镜片110与第一仿形治具210精准吻合定位，减小后续加压贴合时的破片风险。可以理解的是，在其他实施例中，第一仿形治具210内也可以不设置第一真空管路，第一定位组件230不仅具有精准的定位功能，还具有夹紧固定功能。

在一个实施例中，第一驱动件232和第二驱动件236均为伺服电机，伺服精度为5μm，上料前预先调试好第一夹持部233和第二夹持部237的夹持位置，上料结束后，通过高精度的第一夹持组件231和第二夹持组件235将第一3d曲面镜片110整列至预先调试好的设定位置，即可保证第一3d曲面镜片110与第一仿形治具210精准吻合定位，减小后续加压贴合时的破片风险。在另一个实施例中，如图5所示，第一夹持部233和第二夹持部237靠近第一仿形治具210的一端均具有曲面，第一夹持部233预先调试好的夹持位置，即是指第一夹持部233与第一仿形治具210和第一3d曲面镜片110的侧面相吻合的位置；第二夹持部237预先调试好的夹持位置，即是指第二夹持部237与第一仿形治具210和第一3d曲面镜片110的另一侧面相吻合的位置。

在一个实施例中，第二腔体300的结构如图6所示，第二腔体300包括第二外围框体320，第二外围框体320内设置有第二仿形治具310和第二定位组件330。第二仿形治具310和第二定位组件330的结构如图7所示，第二仿形治具310有凸形表面，第二定位组件330用于使得第二3d曲面镜片120与第二仿形治具310精准吻合。如图7所示，第二仿形治具310内设置有第二真空管路，凸形表面上设置有真空吸附孔，真空吸附孔与第二真空管路相连通，用于将第二3d曲面镜片120吸附固定在第二仿形治具310上。第二定位组件330包括第三夹持组件331和第四夹持组件335，第三夹持组件331包括第三驱动件332和第三夹持部333，第四夹持组件335包括第四驱动件336和第四夹持部337；第三夹持部333和第四夹持部337分别位于第二仿形治具310的相对两侧；第三夹持部333与第三驱动件332的输出轴直接或者间接连接，第四夹持部337与第四驱动件336的输出轴直接或者间接连接，第三驱动件332用于驱动第三夹持部333朝向靠近第二仿形治具310的方向运动，第四驱动件336用于驱动第四夹持部337朝向靠近第二仿形治具310的方向运动，从而当将第二3d曲面镜片120设置在第二仿形治具310上以后，在第三夹持部333和第四夹持部337的相互夹持作用下，能够将第二3d曲面镜片120与第二仿形治具310精准吻合定位，减小后续加压贴合时的破片风险。

在一个实施例中，第三驱动件332和第四驱动件336均为伺服电机，伺服精度为5μm，第三夹持部333和第四夹持部337的结构如图8所示，第三夹持部333和第四夹持部337均包括两个间隔设置的夹柱338。上料前，预先调试好第三夹持部333和第四夹持部337的夹持位置，上料结束后，通过高精度的第三夹持组件331和第四夹持组件335将第二3d曲面镜片120整列至预先调试好的设定位置，即可保证第二3d曲面镜片120与第二仿形治具310精准吻合定位，减小后续加压贴合时的破片风险。在一个实施例中，第三夹持部333预先调试好的夹持位置，即是指第三夹持部333的两个夹柱338与第二仿形治具310和第二3d曲面镜片120的侧面相抵触的位置；第四夹持部337预先调试好的夹持位置，即是指第四夹持部337的两个夹柱338与第二仿形治具310和第二3d曲面镜片120的另一侧面相抵触的位置。

在另一个实施例中，如图9所示，第三夹持部333(图中未示出)和第四夹持部337靠近第二仿形治具310的一端均具有曲面，第三夹持部333预先调试好的夹持位置，即是指第三夹持部333与第二仿形治具310和第二3d曲面镜片120的侧面相吻合的位置；第四夹持部337预先调试好的夹持位置，即是指第四夹持部337与第二仿形治具310和第二3d曲面镜片120的另一侧面相吻合的位置。

如图6所示，并联六轴平台500与第二腔体300连接，用于调整第二腔体300的位置，并联六轴平台500外设置有外围框架510，第二腔体300包括第二外围框体320，第二外围框体内设置有承载板340，第二仿形治具310和第二定位组件330均设置在承载板340上。隐藏外围框架510和第二外围框体320后，并联六轴平台500与第二腔体300的连接结构如图10所示。如图6和图10所示，并联六轴平台500包括固定板520、定位板530、六个定位轴540和控制器(图中未示出)，固定板520与外围框架510固定连接，定位板530与第二腔体300的承载板340连接，控制器用于接收对位单元400的对位信息，并且根据对位信息控制六个定位轴540运动；六个定位轴540活动连接在固定板520与定位板530之间，每个定位轴540均能够相对于固定板520独立转动，定位轴540的转动带动定位板530运动，定位板530进而带动第二腔体300内承载板340运动，第二仿形治具310和第二定位组件330随承载板340一起运动，从而通过控制六个定位轴540的运动即可调整第二腔体300内第二仿形治具310的位置。

如图10所示，定位轴540包括相对设置的第一端541和第二端542，定位轴540通过第一端541与固定板520转动连接，通过第二端542与定位板530转动连接；每个定位轴540内均设置有电机，用于驱动定位轴540的第二端542相对于固定板520沿x轴、y轴或者z轴方向平移，并且驱动定位轴540的第二端542相对于固定板520沿绕x轴、y轴或者z轴旋转；定位轴540第二端542的平移或者旋转能够带动定位板530相对于固定板520平移或者旋转。从而，在六个定位轴540的带动下，定位板530能够在x轴、y轴、z轴、六个方向维度上进行位置调整,其中，是指定位板530相对于固定板520绕x轴旋转的方向维度，是指定位板530相对于固定板520绕y轴旋转的方向维度，是指定位板530相对于固定板520绕z轴旋转的方向维度。在一个具体的实施例中，定位轴540的第二端542沿x轴、y轴或者z轴方向平移的走位精度小于或等于0.05μm，定位轴540的第二端542绕x轴、y轴或者z轴方向旋转的角精度小于或等于0.0001°。从而，通过控制六个定位轴540的运动即可精准调整第二腔体300内第二仿形治具310的位置。

上述贴合设备将第一3d曲面镜片110与第二3d曲面镜片120进行贴合的结合过程为：步骤s1：将第一3d曲面镜片110精准放置在第一腔体200内，将第二3d曲面镜片120精准放置在第二腔体300内；步骤s2：对位单元400采集第一腔体200与第二腔体300之间的对位信息；步骤s3：并联六轴平台500根据对位信息调整第二仿形治具310的位置，使得第二仿形治具310与第一仿形治具210精准对位；步骤s4：第一腔体200与第二腔体300合拢，施压单元100施加压力使得第一3d曲面镜片110和第二3d曲面镜片120贴合。

在具体的实施例中，当贴合设备第一腔体200内设置有第一定位组件230，第二腔体300内设置有第二定位组件330时，在上述步骤s1中，在将第一3d曲面镜片110放置在第一腔体200内以后，第一定位组件230对第一3d曲面镜片110的放置位置进行精细微调，使得第一3d曲面镜片110与第一仿形治具210精准吻合；在将第二3d曲面镜片120放置在第二腔体300内以后，第二定位组件330对第二3d曲面镜片120的放置位置进行精细微调，使得第二3d曲面镜片120与第二仿形治具310精准吻合，然后在第一真空管路的吸附固定和/或第一定位组件230的夹持固定下，第一3d曲面镜片110固定在第一仿形治具210上；在第二真空管路的吸附固定和/或第二定位组件330的夹持固定下，第二3d曲面镜片120固定在第二仿形治具310上。

需要说明的是，在上述步骤s1的上料过程中，第二3d曲面透镜的上表面上粘贴有oca光学胶130，oca光学胶130远离第二3d曲面透镜的一面上粘贴有可撕除的保护膜，当将第二3d曲面透镜放置在第二腔体300内以后，先撕除保护膜，然后第二定位组件330再对第二3d曲面镜片120的放置位置进行精细微调。可以理解的是，在其他实施例中，在上料的过程中，还可以将oca光学胶130粘贴在第一3d曲面透镜的下表面，当将第一3d曲面透镜放置在第一腔体200内以后，先撕除保护膜，然后第一定位组件230再对第一3d曲面镜片110的放置位置进行精细微调。

在具体的实施例中，贴合设备还包括第三真空管路，第三真空管路与第二腔体300或者第一腔体200相连通，用于使得第一3d曲面镜片110与第二3d曲面镜片120在真空环境中贴合。在上述步骤s4中，第一腔体200与第二腔体300合拢，形成一个封闭环境，第三真空管路对第一腔体200和第二腔体300进行抽真空，当真空度达到一定值时，施压单元100对第一仿形治具210施加压力，使得第一3d曲面镜片110和第二3d曲面镜片120在真空环境中贴合，避免贴合时产生气泡。当贴合完成后，第一腔体200与第二腔体300分开，机械手将贴合后的镜片取出。

本发明的贴合设备及其贴合方法，通过采用对位单元400和并联六轴平台500，对位单元400采集所述第一腔体200与第二腔体300之间的对位信息，并联六轴平台500根据对位信息能够在x轴、y轴、z轴、六个方向维度上调整第二仿形治具310的位置，使得第二仿形治具310能够与第一仿形治具210精准对位。进一步地，通过在第一腔体200内设置第一定位组件230，在第二腔体300内设置第二定位组件330，在第一定位组件230和第二定位组件330的精细微调作用下，第一3d曲面镜片110能够与第一仿形治具210精准吻合，第一3d曲面镜片110能够与第一仿形治具210精准吻合；在对位单元400与并联六轴平台500的精准定位作用下，第一腔体200能够与第二腔体300精准对位，因此第一治具和第二治具能够承受施压单元100施加的大于400kg的贴合压力，贴合后第一3d曲面镜片110与第二3d曲面镜片120光学中心轴之间的夹角α小于0.07°，第一3d曲面镜片110与第二3d曲面镜片120几何中心之间的距离小于50um。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。