TW200534949A - Device and method for producing microstructures - Google Patents

Description

^200534949 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關一種用於產生微結構之裝置，該裝置設有 一主軸，並被設計成適於驅動供繞著其縱向軸旋轉，且其 设有一用於夹住工件之固定裝置，而具有一致動器，該致 動裔设有一快速驅動器，該驅動器被設計成適於在大體上 垂直於工件表面之一方向中產生一刀具之快速移動，該致 動器可藉著-附加驅動器之輔助被定位沿著一待加工之工 件表面，該附加驅動器被設計成適於在一第一方向中產生 一線性進給運動。 本發明進一步有關適用於那一類型裝置之致動器。 最後，本發明有關-種用於在工件上產生微結構設計 表面之：法’該工件可使用一刀具藉著_主軸所旋轉，該 刀具可藉著一致動器所驅動及可菇輦 ^ 勒又了措者一驅動器於線性方向 中沿者一工件定位，並可藉菩兮絲私 猎者w亥致動杰'於相對該線性方向 垂直之方向中移動朝向該工件表面。

【先前技術】 所敘述類型之裝置及方法由歐洲專利 B1號係已知。 該習知方法及該習知裝置被用於 隱形眼鏡。根據該製程，一用於待加 轉製私產生 女衣在-軸上。藉著該主轴所旋轉式驅動之二 車刀所加工，該車刀係藉著一壓電驅 牛此被一 該立式車床包含一安座成可繞著一樞 ：助所疋位。 疋轉移動之豎筒狀 7 -200534949 右:::刀架導板被安裝在該回轉頭上。該刀架導板具 、、、丨生及禮向方向中相對該回轉頭之拖軸引導一大刀架

::::一用於該車刀而最好呈翻轉菱形之形式的刀夾係 牙口亥大刀架上。用於該車刀繞著該回轉頭之樞軸的快 二進給1大刀架能藉著一馬達驅動器沿著該刀架導板移 ”用方。亥車刀之微調定位，提供一塵電驅動器，該驅動 1:括一壓私移位機構。當第-壓電移位機構允許在該 W ‘板之方向中施行-移動時，-第二壓電移位機構被 设計成適於允許垂直於該第一移動方向而移動。該壓電移 位機構之定位移動可對繞著該絲軸心之主軸旋轉角度作 出回應而被控制。 此配置允許藉著一金剛石切刀對透鏡作高度精密之表 面加工，且甚至允許旋轉式地產生非對稱表面。 舌如由美國專利弟5 467 675號或英國專利第2 3 14 452 A號已知用於旋轉式地產生非對稱表面之類似裝置，並藉 者壓電驅動器之辅助而翻轉。 雖然該習知裝置及習知方法允許使用金剛石刀具作微 結構表面加工，由於不適當之動態性質，此等裝置及方法 係不適合用於以高精碟度加工極堅硬之金屬材料。嬖如， 需要此等材料當作鑄造材料，用於藉著熱壓製生產透鏡。 所討論之材料可譬如是堅硬之合金。用於說明之目的，在 用於已知為複合曲面聚光燈（PES聚光燈）的聚光燈中之透 鏡產生中，其譬如需要提供此具有报特定之微結構的鑄 模，該等微結構接著於該熱壓製程期間被轉移給該個別之 8 200534949 透鏡。該等微結構用作如此產生之透鏡中的顯微光學零組 件，以便滿足用於該聚光燈所給與之預先界定光亮強度分 佈特性。 譬如，至今為止僅只藉著不確定之幾何學製程的輔助， =可預見之形式已可能有此等由一硬合金或鑄鐵所組成之 1模的生I &果％ I’該等鑄模最初是藉著翻轉以各個 透鏡之肉眼可見的形式加工，在此係於抛光該禱模表面之 後。此後，该鑄模之各區域係藉著若干操作、譬如藉著一 鋼玉育砂製程所產生，而散射中心將由該等區域被建立在 待生產之透鏡上，其中採用罩幕以蓋住那些不以該方法產 生任何微結構之區域。接著該噴砂製程之後係局部做二維 之後處理。如此，用於生產卜一 王座此鑄权，需要極多之手動操 作，這意指非常費時，且需要晶主—丄 頁了 丑而要卬貝之加工操作以製成該想 要之表面結構。此外，諸頂極 貝才木作之此一順序對於誤差及錯 吕吳係咼度敏感的，而在該給定 疋之先線強度分佈特性的再現 性上具有一不利之影響。 該具有壓電驅動器之前述習 pa 白夭衷置不適合用於此成型 操作，並缺乏用於該目的所雹 ^ ^ 所而要之機械穩定性，及用於在 所而之切削速度下精確地加 態性質。 堅硬金屬壓電工件所需之動 雖然以習知裝置可能作位置 口舻以μ叫々v / k制式加工，這自然地僅 ,、此以碓開各個糸統之第—共 & 士，、丄立& . 貝年有一充分大之距離所 兀成，廷意指用該等習知系統 士士的1 加工係可能僅只至多達最 大大、力1，〇〇〇赫茲。然而，可如 匕違成之切削速度係不足 9 200534949 以用於適當地加工該等前文論及之材料，而不具有適者之 表面品質，尤其當將製成前文論及類型之旋轉式非對稱夺 面結構時。 【發明内容】 現在，本發明之一目的係提供一種用於產生微結構之 裝置及方法，其允許甚至堅硬之金屬材料、諸如堅硬之合 金及鑄鐵被以高切削速度加工，且同時允許達成旋轉式非 對稱之微結構。此外，本發明係允許藉著熱壓製成生產透 • 鏡用之鑄模，該等透鏡係適合用作用於複合曲面聚光燈之 透鏡及係設有散射透鏡微結構。 本發明藉著上面所述型式之裝置的輔助達成此目的， 其中該致動器係經由導引板機構與該刀具耦接，該導引板 枝構允迕邊刀具於該快速驅動器的軸向方向中之進給，而 頂靠著一回復力之作用，且該導引板機構在垂直於該方向 之一平面中係極堅硬的。 如此完美地達成本發明之目的。 _ 藉著耦接一快速驅動器與定製設計之導引板機構，且 在垂直於該快速驅動器之移動方向的一平面中，該導引板 機構於所有方向中具有高剛性，其可能的是提供一用於車 刀之移動的致動器控制系統，該控制系統呈現一與高動態 剛性結合之充分高的共振頻率，以允許甚至堅硬之材料、 諸如堅硬之合金或鑄鐵被以充分高之切削速度加工。在此 案例中同時避免震動，當加工堅硬之材料、諸如鑄鐵時， 該震動將以別的方式發生，且將損害該表面品質。 10 200534949 較佳地，該快速驅動器係一壓電驅動器。 然而，該快速驅動器之其他實施例、諸如一液壓驅動 器是同樣可想像的。如有關本發明所使用之快速驅動器一 词敘述一種驅動器，其能夠於該軸向方向中施行一快速控 制下之移動，但未能夠於一垂直於該方向之平面中施行: ，制下之移動，且能僅只於該後一方向中耗費極小之力 ϊ。關於這一點，當藉著一特定之控制信號所驅動時，該 “快速”一意指該驅動器能在至少500赫兹或以上之頻率 下施行一移動。 根據本發明之一較佳進一步發展，在垂直於該導引板 機構之進給方向的一平面中，該導引板機構具有至少％ 牛頓/微米、較佳地係至少100牛頓/微米之靜態剛性。 此裝置特別允許鑄模之生產，該等鑄模用於複合曲 面聚1燈之透鏡的熱壓製，該等鑄模之表面被設有微結構 ，被磨石的。當加工鑄鐵或堅硬之合金時，此一裝置 允卉達成大約每分鐘60公尺之切削速度。這於一可接受 =時期中係足以保證該等旋轉式非對稱表面之適當加工。 於此案例中所使用之插件可為一習知型式。 •根據本發明之一有利的進一步發展，該導引板機構包 =較佳地係支撐在第—及第二彈簧元件上之挺桿，該等 5早更凡件於該挺桿之徑向方向中大部份係缺乏彈性的，而 允许於該挺桿軸心、之方向中偏轉頂靠著該彈簧元件之 力。 根據該實施例之一有利的進一步發展，用於此目的， •200534949 該等彈簧元件被架構成葉片彈簧，並使該等葉片彈簧之縱 長端部夾在諸夾具中，及可橫互於該方向被移動。 根據該實施例之一適宜的進一步發展，在該情況下， 該等彈簧元件包括測隙規簧片，該等測隙規簧片於該徑向 之方向中被夾在該夾具及該挺桿間之十字形配置中。 可替代地，如徑向對稱之彈簧元件、譬如呈盤形彈簧 之形式的一架構係同樣可能的，於此案例中，該挺桿將在 該中心被耦接。 • 此一結構允許該導引板機構在該快速驅動器之移動方 向中達成充分之韌性，而同時在一垂直於該方向之平面中 提供高剛性。 根據本發明之一有利的進一步發展，該刀具被夾在該 挺才干之第一端部，而該挺桿係在其相向於該刀具之第二端 部偏向頂靠著該快速驅動器。 這保證所需之回復力，而該快速驅動器作用頂靠著該 回復力。 • 根據該實施例之一有利的進一步發展，該挺桿係藉著 流體壓力偏向頂靠著該快速驅動器。 雖然偏向作用大致上亦可藉著機械式機構所達成、諸 如藉著彈簧，此特色具有減少該切削功率噪音之效應。 根據該實施例之一有利的進一步發展，該挺桿被固定 在一外殼中，該外殼及該挺桿形成一壓力密閉空間，而— 流體壓力能被施加至該壓力密閉空間，藉著與該壓電側面 上之挺桿連接的第一隔板、及措者與遠刀具側面上之挺桿 12 200534949 連接的第一隔板，该空間於軸向方向中被密封朝向該外 面且5亥第一隔板比該第二隔板具有一曝露至該流體壓力 之幸父大有效表面。 根據該實施例之一有利的進一步發展，該等隔板包含 鋁。 ▲這樣-來，其可能以簡單及可靠之方式且同時保證用 於該壓電驅動器之回復力，以減少切削功率噪音之可能效 應0 • 繼實施例之-有利的進-步發展，該外殼包含由 一已燒結材料、較佳地係-已燒結金屬所製成之至少一阻 尼元件。在此案例中，該阻尼元件較佳地係呈現某一數量 之有空隙的多孔性。 、 认丨王吧你具有π υ·ΐ及1毫米間 之厚度且充滿一阻尼媒介之間、^ i j 1序、J被形成於該阻尼元件及 邊相關薄膜之間。該阻居據八 、…… 例如是空氣、油脂或油。 這些特色有利於】隹—丰、、Λ、，

、 乂減父切削功率噪音之效岸。 根據本發明之一有利的推一丰八p 双心 進 V發展，該壓電驅動5|夕 第一端部、亦即相向於兮鉍护山 以土罨驅動裔之 «门於4挺桿之端部係夹在一 置上，而其與該第一端部相向 、 " # ^ M ^ 弟一 ^ °卩係經由一補償元 件與植柃㈣，該補償元件係能夠補 壓電驅動器之縱向軸間之對齊誤差。 人干“〜 端部可經由一凸出 靠頂抗著該挺桿之 於此案例巾，該壓電驅動器之第二 元件、譬如特別是一 疋濃珠或球形元件停 一相關中心機構。 13 -200534949 & ϋ ’其係可能在徑向之方向中大部份地消除靜 悲及動態橫向力量之施力 , 〇 ” 里疋鈿加，该橫向力量之施加可譬如 該壓電驅動器及該挺桿間之對#誤差所發生m士^ 產生切削功率噪音。 /、、。 疋 …根據本發明之-可替代的實施例，該壓電驅動器之第 -端部終止在-蓋板中，該蓋板係經由— 桿耦接。 切〃 3梃 這樣來，5亥整個系統之質量仍然可進—步減少，且 如果需要，可節省-接頭’ _個系統之動力學觀點係 一優點。 、、彳據本^月之另一發展，該驅動器在垂直於該主軸轴 、之一方向中允許-進給運動，而該致動器於該主軸軸心 之方向中允許該刀具之一移動。 二、此K ^例，當該刀具係藉著該壓電驅動器大體上在 。車軸。之方向巾、亦即於Ζ軸方向中進給時，該翻轉 操作係在一面向操作之路徑中完成。 • λ一結構係譬如適合用於在鑄模上產生微結構，該鑄 果用於複合曲面聚光燈之透鏡的生產。 根據本發明之另一實施例，該驅動器在一平行於該主 車之方向中施行一進給運動，而該致動器允許該刀具 一垂直於該方向之方向中移動。 配置之案例中，藉著在該工件之外部表面產生微 結構，該工杜+主 十 < 表面加工係可能於縱向方向中。因此，該 配置在一縱向☆ > 式車床之方面加工，使得該致動器允許該 14 200534949 刀具在一垂言太' 4 ;舌亥主軸軸心之平面中、亦即链 向中進給。 力p g如於X軸方 此配置係譬如適合用於在遭受摩擦應力 諸如外部支承本r 表面上、 又承表面上的微結構之生產，譬如用於改盖、、由听 之黏附六66 n U ρ又吾油月曰 " 的，以藉此達成清楚改善之潤滑性+ 住之性能。 3 1王貝及抗卡 根據本發明之一高 ,^ 週且的進步發展，在此提供一 二工之移動的電子控制裝置，該電子控制農置對 丨：+之角度量位置及該致動器沿著該第一方向之位置作 回應，而控制該致動器相對該工件之移動。 這允許以該刀具之壓雷淮 ^進、、Ό運動的辅助達成旋轉式非 對稱之表面結構。 根據本發明之另一架構， 卞傅 Θ控制裝置包含用於將一待 在該鑄模中生產、由笛卡兒座標所界定之指定微結構轉換 成-由極座標所界定之座標轉換結構的機構，在此該致動 值係如極座標之-函數般儲存，且包含該旋轉角度及 徑。 於该面向操作之案例中，此座標轉換允許用於該致動 器之各個致動值被決定。 於此案例甲〜亥經座標轉換之結構較佳地係儲存於一 查找表（LUT)中，該電子柝制胜里丄^ 士 ) 丁匕制裝置由該查找表推得一致動 值’為控制該致動器之目的，該致動值被供給至一放大器。 根據該實施例之-較佳的進一步發展，該電子控制裝 置包含用於該致動信號之内插的機構，動信號係供給 15 -200534949 至該放大器，並當作該第一 增量之一函數。 方向中之線性進給運動的位置 雖然於該壓電驅動器之加工方向中，内插法係藉著該 機械系統之慣性而被視為多餘的，其自動地具有某一平、骨 效應’而當作該線性進給運動的位置增量之—函數，供給 至該放大器的致動信號之内插係有意義的。吾人藉此避免 痕跡之形成，當該等微結構之鄰接圖素被映射時，該等痕 跡類似於由該，線性進給運動在徑向之方向中所產生的刀具

痕跡。 根據本發明之另一有利的實施例，該致動器具有至少 1，500赫茲、較佳地係具有至少2,〇〇〇赫茲、更佳地是具有 至少3,000赫茲之第一共振頻率，該控制機構被設計成能 以一低通濾波或帶通濾波信號供給該致動器，該渡波信號 之上截止頻率係低於該致動器之共振頻率以下。 ί又有该致動器之位置控制，此實施例使其可能以一高 切削速度加工，選擇該高切削速度，以確保待生產之想要 微結構的截止頻率係稍微低於該致動器之共振頻率以下。 其如此係可能對於一沒有位置控制之開環系統，以該最高 可能之切削速度加工，且仍然由該致動器之共振頻率充分 隔開。 本發明之目的被藉著一致動器進一步達成，該致動器 設計成適於移動一立式車床之刀具，用於使用一壓電驅動 器產生一微結構之表面，該壓電驅動器係經由導引板機構 與該刀具耦接，該導引板機構允許該刀具於該壓電驅動器 16 •200534949 軸向方向中進給，並 直於該方向之平面中口 设力之作用，且於一垂 Π之十面中呈現高剛性。 關於該方法’本發明 刀具在-藉由主轴所旋轉之工件用-致動器驅動 所達成，$ 77 1 π π 牛上產生微結構表面的方法 攻4刀具能夠在朝向該工 動器所移動，並 +表面之方向中藉著一致 中沿著今工件^ Γ 致動器於一垂直於該處之方向 ^ 5亥方法包含以下步驟·· κ加工之工件提供一想要之微結構，· (b)將該想要之微έ士椹喆她』、 該幹^入 。構轉換成—檀案（查找表，LUT)， 4才备案包含於一垂直加 ’ 件之旋Mfe # 方向中之致動位置，其當作該工 1干之疑轉角度、及該刀罝 的一 〃、〇者该工件表面之線性進給行程 進給運動； 作為用於◎具之摩電控制下之 ，及決定用 作該旋轉角 、及該切削 ()細行該夂要之微結構的一空間頻率分析 於該進給位置之信號的-最大截止頻率，而當

。亥致動态沿著该工件表面之線性進給運動 速度之一函數； ()叹疋用於4工件之翻轉操作的切削速度，以致該想 要微結構之最大截止頻率係低於該致動器之第—共振頻 率； (e)驅動該主軸及一驅動器，用於該致動器沿著該工件 表面之線性定位’及在該工件上藉著該致動器藉由進給該 刀具頂罪著該工件表面產生微結構，該致動器係基於由該 查找表所推得之致動值所致動，而當作該切削速度、該旋 17 •200534949 轉角度一函數 及該致動 ^沿著該工件表面之進給運動的長度之 :=二根據本發明之方法確保於製成該工件之微結構 中為取南之可能切削速度能被使用，而仍然在一低於其 用二、率X下之頻率細作該致動器。這允許該系統被利 ，至其藉著該致動器之共振頻率所界定之最大切削速 又而不需要一位置控制裝置。

八 據本 < 明之方法根本上係亦適合用於與習知裝置組 一 ：藉著翻轉操作使用致動器控制之刀具製成該工 件之U…構中。然而，較佳地，根據本發明之方法係用於 與一根據本發明之裝置組合。 根據本發明方法之一有利的進一步發展，如果可根據 的信號係經低通濾波或帶通濾波的。 t果待生產之想要微結構的空間頻率分析顯示包含該 種極高^頻率，譬如發生於尖銳邊緣之轉移部份的案例 中，待選擇之切削速度通常將被清楚地減少，以離開該系 統之共振頻率維持充分之間距。此案例中，上文所敘述之 呆同切削速度甚至可被用於此一想要微結構之案 例中。藉著最初對該信號濾波，該想要之微結構係已變平 滑之微結構種類，以確保一充分高之切削速度可被用於加 工$如堅硬之材料、諸如鑄鐵或堅硬之合金。 根據本發明之另一實施例，以此一使得有限之低通白 色雜訊發生於該空間頻率分析中之方式，該工件之想要微 18 • 200534949 結構係藉著一演算法之輔助所產生。 在此案例中，該工件之想要微結構能夠藉著一點狀圖 案所製成，該點狀圖案係藉著一隨機抽查發生器所產生， 並藉由一深通渡波器、較佳地係一二項式濾波器所摺疊。 以該微結構之此架構，其係於該想要微結構之生產期 間’業已可能確保獲得一低通遽波信號，該低通渡波信號 係特別很適合在稍微低於該致動器之共振頻率以下用於加 工〇

可替代地是，此一想要之微結構能藉著產生一隨機產 生之點狀SI t所t成，該點狀®案係接著被轉換成一頻率 空間，並已低通濾波及再次轉換成該局部空間。 此一想要之微結構係特別很適合用於一鑄模之生產， 該鑄模用於藉著熱壓製造一複合曲自聚光燈用之透鏡，在 此一散射透鏡之微結構將被形成在該透鏡表面上。 根據本發明之方法，有利的是，該致動器能夠在該主

軸。之方向中被進給’及可藉著該第一驅動器被定位於 —垂直於該方向之方向中。 ' 這允許以一面向操作之方式加工。 可#代地疋’忒致動器可藉著該第一驅動器定位於該 Z方向中，其平行於該主軸軸心且能於—垂直於該方向 之方向中被進給頂靠著該工件表面。 於該實施例之幸你丨由，+ , γ ^ >、丨中在一縱向翻轉操作方面，使該 工件之微結構加工成為可能。 Μ 如之前已論及者 根據本發明之方法係特別很適合用 19 • 200534949 於製成-光學元件之微結構、特別是―透鏡微結構或一散 射結構，或用於此光學元件之熱壓鑄模的生產。 此卜根據本發明之方法係適合用於極多其他之目的， '、中U、、、°構仏將在工件表面上產生。在其他所有事物之 中’這包含在一遭受摩擦應力的表面上之微結構的生產， 特別用於一摩擦軸承。

當然本發明在上文 明者能不只被用於所指 組合或獨立地使用，卻 _及之绪特色及那些又將在下文說 不之各個組合，而且亦可用於其他 未離開本發明之範圍。 【實施方式】 於圖中，根據本發明之一裳置係極概要地顯示及係 大致上藉著參考數字10所指出。 ’、 根據本發明之裝置丨 .^ 及置10係-立式車床’其係額外地配襟 有-”以便允許—刀具32相對一工件16 、 下之㈣置1G包含_絲12，並可驅動

主？其主轴轴心25旋轉，如由箭頭28所指示。 女衮在该主軸 12 . 固—壯署、& 糸—主夾頭形式之固定裝置14，該 固疋1置被設計成適於夾住一工件16。 一驅動器2〇係設在該裝置10之—機床13上，沿著一 延伸於該Z方向(平行於該主軸軸心25”之導引板，一大 :架18能夠藉著該驅動器2〇在2 =_。該大刀架18係設有—驅動器A:: 二二著器、22在垂直方向(y方向)中位移，： 错由雙…所指示。該刀架24係依序設有另—驅動器， 20 -200534949 其允許在水平方向中（x方向巾，垂直於該主軸軸心、25)移 動。 。亥刀木24最後支撐該致動器3〇，該刀具32能夠藉著 該致動器30在z方向中額外地位移，如藉著雙箭頭34所 指示。 用方；控制忒立式車床及該致動器，在此提供一中心控 制裝置，並藉著參考數字17所概要地之指示。該主軸12 之角度量位置能藉著一編碼器3 1所監視。 現在，用於在一工件16之表面上生產一微結構，該裝 置ίο能以此一使得該工件16係藉著該主軸12繞著該主 軸軸心25所旋轉之方式被使用，而該致動器3〇係藉著該 刀木2 4疋位於該X方向中，且對藉著該編碼器31所決定 之工件1 6的角度量位置、及該致動器3 〇之空間座標作出 回應，該刀具32係藉著該致動器3〇在χ方向中進給朝向 該工件表面。這樣一來，微結構能在該工件表面上製成， 且能以高精確度生產旋轉式非對稱之表面結架構。 參考圖1所敘述之結構允許工件在一面向操作之方面 加工，這意指該工件係設定成旋轉及該刀具32係主要地 於水平方向（X方向）中移動，並橫亙於該主軸軸心，或於 相對該工件1 6之徑向方向中，而該致動器3〇之快速進給 運動發生在z方向中、亦即於該主軸軸心25之方向中。 用於翻轉輪廓之目的，於其他方向中之其他移動，譬如於 z方向中，當然是額外可能的。 當然於一縱向翻轉操作之方面加工該工件係同樣可能 21 •200534949 的。於此案例中，該致動器3〇之定 動係稭著該驅動 时20方；z方向中所完成，而藉著該致動器％使在一垂直 於該方向之平面（x/y平面）中的進給運動成為可能。順便 地’為此目的，該致動器係以此一使得該壓電轴心延伸於 X方向中（不然於y方向中）之方式定位在該刀架24上，於 一外部圓柱形翻轉操作或一内部圓柱形翻轉操作之方面， 此-配置係適合用於在一工件之外部表面上(或在 表 面上）譬如產生一微結構。 '、°表 下文將參考圖2及3更詳細地敘述該致動器之特別結 構，其可在該壓電軸之方向中彳艮快速地移動，並頂靠著一 回復力之作用，但其於一垂直於該壓電軸之平面中呈 剛性。 回 在圖2及3中所說明及大致上由參考數字3〇所指示之 致動器本質上包括一壓電驅動器36，該壓電驅動器承納在 一外殼上及經由導引板機構38作用於_ 八上。該壓

電驅動器36僅只允許於該壓電驅動器之軸向方向中移動， 且係未能於一垂直於該方向之平面中產生進給動力。現 在，其係藉著該導引板機構38所保證，而該壓電驅動器％ 於其軸向方向中之進給運動可被直接傳送至該刀具，同 時該整個致動器30在一垂直於該壓電軸心之平面中呈現 1¾剛性。 為此目的，該導引板機構3 8包含一挺桿4〇，該挺桿 軸心41係與該壓電驅動器36之縱向軸心37盡可能精確 地對齊。該挺桿40能沿著其挺桿軸心4 1於軸向方向中移 22 -200534949 動’並頂*著第-彈簧元件44及第二彈簧元件48之力量， 但由於該等彈簧元件44、48之特別設計及夹住配置，實 際上係以缺乏彈性的方式懸掛於一垂直於該挺桿軸心q 二面中。該等彈簧元件44 & 48係由大寬度及小厚度之 舞只鋼鐵所製成之葉片彈菁，例如由該用作測隙規菁片所 已矣口者。該望按μ 处 、 寻茱片5早貫之外側端部被夾在諸夾具中，而該 挺=40係安裝於它們之中間。該等第一彈菁元件44被= 在％狀夾具45、46之間，而該第二彈簧元件48被夾在環 狀夾具4 9、5 0之間。 總而言之，；士 4·装 -X. 約〇·5毫米之轴ΓΓ 吾人獲得該挺桿之一可能大概 車向偏移距離，反之該挺桿40被極無可改變 地固定在-垂直於該方向之平面中（靜態剛，⑽ /微，。於此案例中，作用於該壓電驅動…所需： 之口復力係氣壓地、非巍 40係以此-使… 為此目的，該挺桿 該 使侍達成孔腔Μ之方式懸掛於一外殼64中， 人卫72係朝向該外面被氣密式地密封，並能經由一# " 被（、給壓縮空氣。該孔腔Μ係在其面 驅？…端部藉著第-隔板68、及在其面朝 此安 ^糟者第二隔板7〇於該軸向方向中密封。於 壓叫器==8外側(至周遭之空氣)而面朝該 之ρ柘7λ 有效直徑，係清楚地比在該相向側面上 之^板7〇的直徑較 於該塵電驅動”6之方Γ 差逐使該挺桿4〇 隔板Μ、70之：心二 偏向’該挺桿係藉著在該二 “斤連接。當然應大於由該壓電驅動器36 23 200534949 所產生之加速度力量的偏向力，能藉著該等隔板68、70 之表面積關係的適當選擇及藉著所施加之壓力被調整。 該等隔板6 8、7 0較佳地係包含相當堅硬之|g元素，且 每一隔板藉著其外部周邊分別與一薄相對隔板69或7 1接 觸，由於普遍在該孔腔72中之過壓，該等相對隔板69或 71係分別壓頂靠著該隔板68或7〇。再者，在離開該相對 隔板69之一極小距離處，一大部份延伸超過該孔腔72之 整個橫截面的已燒結金屬板66被扣留在該孔腔72面朝該 • 壓電驅動器之軸向端部上。該已燒結金屬板66包括譬如 已燒結之鋼鐵及呈現某些數量之有空隙的多孔性。 口此，忒已燒結之金屬板3 6係可讓空氣滲透，以致普 遍在該孔腔72内側之壓力能被傳送至該隔才反68,反之藉 考5亥有空隙的之多孔性所形成之薄通道導致一顯著之阻尼 效應’藉此於該致動器之操作中，該切削功率噪音之效應 係清楚地減少。

~ 4P低木傅风女展在一固定裝置ο 固定裝置42係安裝在該挺桿⑽之外側轴向 二士 i猎者一未示出之螺絲），並藉著該十字形之彈簧簧 相向Si0成在該第二彈簧元件48上之安裝。該挺桿40之 :二：係與該二個第一十字形彈簧元件Μ堅牢地連接。 字：?！一螺絲80所完成，該螺絲延伸穿過該二個十 :::::件44及-中介間隔裝置…-中介元件；1 丁“的中心壁凹，且 進固定而與該端部連接。4干AO 2 ^部，並糟著扭 24 200534949 糟著一螺絲連接裝置並經由_壓電底座，該壓電驅動 為36使其面朝遠離該挺桿4〇之端部與一端部元件6〇益 可改變地接合。在其面朝該挺桿4〇之端部，該壓電驅動 器36係經由一滾珠82及一導向中心元件％與該螺絲8〇 接觸。么樣一來，吾人避免任何作用於該壓電驅動器％ 上之徑向力量，該徑向力量可能源自該壓電驅動器刊之 縱向軸心37及該挺桿軸心41間之對齊誤差。如此，其確 保該屋電驅動器36將僅只在其縱向軸心37之方向中被載 入。 經由設有螺紋之螺栓52及中介間隔裝置套管54，藉 由該屋€驅動器、36卩其懸掛部份與該端部元# 60所形成S 之單元係在一起直接旋緊經過該等夾具45、46。 如此，該整個配置提供一小巧之致動器3〇，在此★亥屄 電驅動器36能夠在軸向方向中移動頂靠著-氣遂式二 力且於垂直於該方向之平面中呈現高剛性。 在此不須詳細地敘述額外之特色，諸如於該翻轉摔作 ，間適合用於保護該壓電驅動器36不遭受切削油潑濟之 疋全潑歲保護作用，這對於任何熟諸此技藝者一般係熟系 的。 、〜 該壓電驅動器36及該挺桿4〇間之連接部份的—項修 改能夠在圖2a中看出。又在此，一補償元件43係提供於 该壓電驅動器36及該挺桿40之間，用於補償該麼電駆動 -36之縱向軸心37及該挺桿轴心41間之潛在的對㈣ 是。然而’在此案例中’該補償元件36係架構成收縮部 25 -200534949 份47，該收縮部份與該壓電驅動器％之一端板π直接耦 接，且與該挺桿40耦接，藉此於該壓電驅動器％及該挺 才干40之間完成一直接、但橫側撓性連接。 在此於圖3可附帶地看見一橫側托架84，該致動器％ 能譬如藉著該橫側托架被安裝在該刀架24上。 圖4現在顯示根據圖2及3之致動器的經測量頻率麼 應特性及該加工範圍。在本案例中，一具彳4〇微米之最 大進給量的麼電晶體被用作麼電驅動器36。該塵電驅動器

Z係於由〇至4，_赫兹之頻率範圍中以工伏特之振幅激 "於圖4中之上圖顯示該行程為該激發電壓之一函數。 直接D己錄在β亥刀具32上之振動計行程顯示—大約〇至Μ% :兹之大、約2.5微米/伏特的永值不變之振幅特性。該第 共振頻率係大約2,40〇赫茲。 圖4之下圖部份顯示該相位響應特性之一描繪圖，該 應特性為該頻率之一函數。由〇至225〇赫兹，該 Ρ白奴¥應特性係很線性的。 由於其非常好之動態性質，根據本發明之致動器係如 此特別很好適合用

用表在诸表面上生產微結構，特別用於在 堅硬材料上之機H .. °°加工刼作，並用於該等需要高切削速度 力口工#喿作。「/山 達 、b彳政米之結構振幅的案例中，譬如，至多 φ5 ,千赫紙之進給頻率能被完成。用於較高之進給振 ^田，或很大之铋斗、丨#人 粒一土 何抖移除速率，該最大進給頻率將多少較低。 错者使用一習4 + ^ 制、 〇之閉環控制（取代在此所使用之開環控 別），由於該已、、則3 匕測ΐ之階段響應特性，該動力學之進一步改 26 -200534949 良似乎不需要，且將不可能高達稍微低於該共振頻率以 下。 所使用之致動器30的最大致動器行程大約係4〇微米， 以致該共振頻率係於大約2,400赫茲之範圍中。然而，於 很夕應用中，一具有20微米之最大致動器行程的壓電驅 動器將係足夠的。這將接著導致該最低共振頻率之增加至 大約3.5千赫茲。 θ 至7更詳

用於一透鏡微結構之生產，現在將參考圖 細地敘述該正確之加工狀態的選擇。 在上文已參考圖2至4詳細地敘述之致動器3〇係有關 ㈣年所製成之指數型立式車床—起使用，該立式車床包 含-高度精密之主軸’並具有一大約…敬米之徑向偏心 距0 置被用於—鑄模之生產，該_係用於複合曲面 =燈用：透鏡的熱虔製。於此案例中，$ 了順應已給定 口=度分佈特性’該各個透鏡之選擇表面積必需設有一 王^透鏡形式之微結構。當 田便用方…亥各個稷合曲面聚光燈 二此-I结構設計或“磨砂，，透鏡導致特別之光線強产 为佈特性。於藉著熱壓製铲 又 定夕參^ 透鏡期間，該鑄模中所界 疋之表面的微結構被轉移至該透鏡表面。 立細：5見在顯不此—微結構之放大細部圖。繪製在該直 立軸上之灰度值係hmin=0及h =25 =在°亥直 \〇 Ά Ψ ^ ^ ^ max 其對應於0至大約 u未之波峰至波谷的最大深度值。 此—結構亦可藉著—隨機產生之點狀圖案所製成，並 27 -200534949 猎由二二項式濾波器所摺疊。用於製成此一結構，如 β所說明，各個圖素可辟著一 ° 精者心拽抽查發生器所編址，壁

如於一影像8〇1乘以801圖素大中。在於η圖素之- 1 :離中之前(亦即在該外接圓的相鄰圖素之所有灰度二: 〇)’夂果沒有任何圖素已被編址，則在該已編址圖素之灰 度？被Τ定至1。這樣一來’該隨機抽查發生器施行數十 j次循環。其結果係一影像具有該灰度值1之隨機有序圖 素，在此每-對鄰近之圖素不會掉落在該極限值以下。該 影像係接著藉著該二項式濾波器被二維地摺疊，如果 係摺疊複數次。比喻地說明之’該二項式濾波器係“放在” 該中心之灰度值1的每-個別圖素上。該結果係_且有1 等隨機配置之“波峰” A “波谷”的影像，該影像报有效 率地模擬根據圖5之-透鏡微結構的形狀。因那種類之二 項式據波器具有低通性質，該整個影像也同樣具有低通性 質。這與使用所採用之致動器的裝配很好地完全一致。 於所示案例中，圖5或圖6所說明之微結構分別將藉 著一面向操作並使用該致動器30被施加在該鑄模之表^ 上。當然於此案例中，要的是將由笛卡兒座標所界定 之想要微結構轉換成極座標系統。此已轉換成極座標之結 構譬如能以一查找表（LUT)之形式被儲存。此查找表接著 界定用於該致動器之輸出值G(c，n)，該輸出值係該致動器 於徑向方向中之旋轉（C)的角度及該位置（11)之函數。 圖7現在顯示一源自根據圖6之結構的空間頻率分 析。在此案例中，該空間頻率藉著FFT傅立葉分析（快速 28 -200534949 傅立茱轉換）被記錄在待審慎地調查之結構的外側圓周上 (於本案財，在34毫米之半徑）。在—周圍截面上方，由 所不之表面光譜’其顯現出由零至每毫米大約二週期，該 空間頻率響應特性係相對地不變。開始在大約每毫米2 8 結構，該空間頻率響應特性係接近零。 、·

圖7中之下方描繪圖基於一假設之每分鐘5〇公尺的刀 具切削速度，言兒明藉著快速傅立葉轉換分析所記錄的空間 頻率特性之轉換成-振動頻率特性。纟2,35q赫兹之後， 該結果係該空間頻率特性之線性下降至接近零，而—很線 性之相位特性存在至多達大約1.7千赫兹。 、 根據本發明，選擇該切削速度，以麵該振幅塑岸特 性將在該致動器之第一共振頻率已經下降至零，該共振頻 率於圖4中係顯示為大@ 2，彻赫兹。因此，所選擇之姓 構允許該切削速度將是設以每分鐘5Q &尺，因為㈣ 動器之空間頻率特性已經下降至大約2,35Q千赫兹，這係 妾t ¥因此，如圖6所示，藉著該隨機抽查發生器所產 生、並對應於圖5所示之空間結構的想要表面具有白色雜 訊之振幅響應特性、由低通渡波所限制，&能藉著根據本 ，明的致動器30之辅助而有利地產±，且具有大約每分 釦50公尺之一切削速度。這允許甚至很堅硬之金屬材料、 諸如堅硬之合金的加工，因這需要充分高之切削速度，如 以別的方式將發生震動。 圖8說明當在一面向操作之方面加工時，用於形成 微結構之裝置10的一般控制流程。 29 -200534949 S作-弟-步驟’產生_統計透鏡微結構（分別比較圖 5及6 )。可替代地是，其當然亦可能的是使其他結構成像， 諸如翻轉之照片、符號等。 這些結構係接著被轉換成極座標。 热俊隨之基 二 …々π疋评热刀σ丄狀態及模擬

該加工狀態。然後使用_合適之切削速度產生用於該致動 益所需要之致動信號及用於在徑向之方向中定位該致動 盗，一即時之電腦被用於驅動該致動器，該電腦可包括一 具有信號處理器卡之個人電腦。為此目的，該即時電腦對 Ζ方疋轉軸δ平估由该編碼器’ 3 i戶斤產生之脈衝’及對於該 徑向軸評估藉由另—編碼器所產生之脈衝，且對於該加工 操作產生該開始及該終止脈衝。 ^忒二間頻率分析決定待產生之想要微結構的截止頻 率如果该空間頻率分析指示一很高之截止頻率，這具有 僅只可選擇一很低切削速度之結果，以確保該最大截止頻 。：保持低於δ亥致動裔之第一共振頻率以下。I如這可能 !之情況是’如果待產生之想要微結構包含尖銳之邊緣 寺0 *、其接著將為適宜的是首先藉著應用-低通濾波器或- 傲、，2波杰、譬如索貝爾（sobel)濾波器使該想要之微結構 ^平滑’以便獲得-低通溏波信號，該低通濾、波信號可使 根據本發明之致動器系統有利地加工。 2產生之想要微結構（比較圖Θ)將具有一方正之形 '。如具有801乘以801圖素之單數成像圖f。基於該 30 -200534949 方正之結構，其接著可能的是於該面向操作期間，加工直 徑有8〇1圖素之一圓圈。亦為了在該影像之外側輪廓獲得 方正之圖素，該影像格式應大約對應於用於該主軸軸心之 編碼器的解析度，並除以PI(圖素精確度）。如果該深度係 選擇為1位元組（=255灰階），所使用之編碼器可具有2,5〇〇 増里，譬如。經由範例，用於該致動器之深度進給運動， 該255灰階將稍微後對應於〇至1〇微米之—深度。 圖9現在顯示用於此一加工操作之有關演算法。 待製成之想要微結構係轉換成極座標，且當作一極座 標影像G(c，n)儲存於一具有2,5〇〇χ4〇1圖素之查找表中， 並以1位元組之準確度給與該致動器之致動值。如^ ,該 致純G可假設為於…55間之值，並可對應於一於： 及最大40微米間之致動器偏移距離，不然對應於譬如〇 至10微米之一較小範圍。 在圖9所說明之極座標影像係以該B M p格式該 查找表中。 、° 如在圖9所說明’該主軸12之角度量位置係藉著該主 軸C編碼器所接收及係經由該邊緣計數器所記錄，且在轉 :至:‘數位值之後，基於-最初《“主轴起始，，值被處理 战一 c值”。 同樣地’該致動器之徑向位置係藉著'編碼器Y所接 :，且在轉換至一數位值之後係經由一邊緣計數器被處

該壓電驅動器係經由-即時電腦所控制，並對於該Z 31 -200534949 方向(hmin至hmax之行程)使用該致動值。根據一合適之演 昇法，用於該角度量位置及該徑向位置，該放大器經由一 數t至類比之轉換器接收其來自該查找表及來自由由該編 碼為所接收之值的輸入值。 在8=〇之放大器輸入電壓umin對應於hmin，而在g=255 之放大器輪入電麼Umax對應於該最大致動值該“完 全之半控”-詞敘述用於由U R。（亦即由該外徑至該 中心)之行程的徑向脈衝數目。圖9中之“fw⑺，，一詞 指示該數目已被四捨五入至下一較低之偶數。 使用圖9所說明之i宮瞀、、土 ^ t r法，邊放大器係經由該數位至 類比之轉換器所控制，並基於來自該查找表之諸值及用於 該主軸之編碼器c值及用於該㈣位置之徑向編碼器Y。 用於该致動器之進給運動，該演算法對於該徑向方向 中之二緊接相鄰的圖素利用内插法，以於徑向之方向中使 該放大器之輸入電屡變平滑達一圖素。如在該極座標影像 右側附近之第一個長方形框中所顯示，該演算法插入 g=G(C，n+1)*(1-d)+G(c，n+2)*d。由此可見，用於該放大器 輸入電壓之數位值U係獲得為. )/255。 此值係藉著該數位至類比之轉換器所轉換至一類比值，用 於控制該放大器。 如此，對於該軸向方向中之鄰接圖素進行該等致動值 ^線性内插法’而對於該旋轉角度沒有施行任何内插法。 错此，吾人避免“翻轉痕跡”顯示在該翻轉方向中，其以 別的方式將是顯著的。 Μ 32 -200534949 在不义之-向位置，對於該致動值不需要任何内插法， 而該致動器之機械系統具有充分高之慣性，以提供一於节 周圍方向中變平滑之效應。 、 於圖10中，顯示經過根據本發明之一致動器的縱向刊 面，其係相對圖2中所示之實施例稍微做修改，…被 標以數字30，。在此，對應之零件係標以對應之參考數字。

»亥致動A 3G’在其設計中大部份對應於先前關於圖2所 :之致動器。對比於圖2之實施例，現在該刀& 42係已 疋位以致D亥刀具係精確地中心對齊。藉此能避免垂直於 該軸向方向之力量分量，而該力量分量將導致-離軸架 構。如此，該切削功率噪音係進一步減少。 此外，5又s十s亥挺桿3〇’及該壓電驅動器36間之中心， 以在該螺絲80具有一王冠狀表面88及在該壓電驅動器刊 具有一平坦之相對表面9〇。 最後，另外分別於該已燒結平板66及該薄膜68或該 相對薄膜69之間，形成一厚度大約〇1至丄毫米、較佳地 係〇·1至0.5毫米之小間隙73,該間隙被充滿一阻尼媒介。 該阻尼媒介可例如是空氣、油脂或油。 藉此，該切削功率噪音亦被進一步減少。 【圖式簡單說明】 本發明之進一步特色及優點將參考該圖式由某些較佳 實施例之敘述而變得明顯，其中： 圖1顯示根據本發明之一裝置的大幅簡化示意圖； 圖2顯示經過一根據本發明如圖1所示之致動器的縱 33 -200534949 向剖面； 圖2a顯示根據本發明之致動器的一細部圖，其比較於 圖2已稍微作修改，並說明致動器及挺桿間之連接區域； 圖3顯示根據圖2之致動器的一立體圖； 圖4顯示根據圖2之具有刀具的致動器之頻率響應特 性及相位響應特性； 圖5顯示一待生產之想要透鏡微結構的放大細部圖， 其用於鑄模之製造，該鑄模用於一複合曲面聚光燈用透鏡 之生產； 圖6顯示根據圖5之想要微結構的一描繪圖，並當作 一圖素映射； 圖7顯示根據圖6之想要微結構的一空間頻率分析， 並沿著在R=34毫米之半徑下的外部周邊； 圖8顯示一方塊圖，其包含用於該致動器之控制； 圖9顯示用於驅動該致動器之演算法的一概要描繪 圖；及 圖1 0顯示經過根據本發明之一致動器的縱向剖面， 並相對圖2所示實施例稍微作修改。 【主要元件符號說明】 10 裝 置 12 主 軸 13 機 床 14 固 定裝置 16 工 件 34 200534949 17 中心控制裝置 18 大刀架 20 驅動器 22 驅動器 24 刀架 25 主轴轴心 26 雙箭頭 27 雙箭頭 28 箭頭 30 致動器 305 致動器 31 編碼器 32 刀具 34 雙箭頭 36 壓電驅動器 37 縱向軸 38 導引板機構 39 端板 40 挺桿 41 挺桿軸心 42 固定裝置 43 補償元件 44 第一彈簧元件 45 環狀夾具 35 200534949 46 環狀夾具 47 收縮部份 48 第二彈簧元件 49 環狀夾具 50 環狀夾具 52 螺栓 54 中介間隔裝置套管 60 端部元件 64 外殼 66 已燒結金屬板 68 第一隔板 69 相對隔板 70 弟二隔板 71 相對隔板 72 孔腔 73 間隙 74 壓縮空氣連接裝置 76 中介間隔裝置 78 中介元件 80 螺絲 82 滾珠 84 橫側托架 86 導向中心元件 88 王冠狀表面 36 '200534949 90 相對表面 C 編碼器 Y 編碼器

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Claims (1)

1. •200534949 十、申請專利範圍： 1 · 一種用於產生微結構之裝置，該裝置設有一主軸 (1 2)，孩主轴被設計成適於驅動供繞著其縱向軸心（25)旋 轉，且該主軸設有一用於夾住工件（16)之固定裝置，該產 生微結構之裝置具有一致動器（3〇)，該致動器設有一快速 驅動的（3 6)’該驅動器被設計成適於在大體上垂直於工件 表面之一方向中產生一刀具（32)之快速移動，該致動器（3〇) 可藉著一附加驅動器（24)之輔助沿著一待加工之工件表面 疋位，X»亥附加驅動裔被設計成適於在一第一方向（X)中產生 一線性進給運動，其特徵為該快速驅動器（36)係經由導引 板機構（3 8)與該刀具（32)耦接，該導引板機構允許該刀具（32) 於該快速驅動器（3 6)的軸向方向中之進給，而頂靠著一回 復力之作用，且該導引板機構在垂直於該方向之一平面中 係極堅硬的。 2 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該快速驅動器 係一壓電驅動器。 3 ·如申請專利範圍第1項或第2項之裝置，其中在垂 直於該導引板機構（38)之進給方向的一平面中，該導引板 機構（38)具有至少50牛頓/微米、較佳地係至少100牛頓 /微米之靜態剛性。 4.如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之裝置， 其中該導引板機構（38)包含一可移動地支撑在第一及第二 彈簧元件（44、48)上之挺桿（4〇)，該等彈簧元件（44、48)於 該挺桿（40)之徑向方向中大部份係缺乏彈性的，而允許於 38 .200534949 該挺桿軸心（41)之方向中偏轉頂靠著該等彈簧元件⑷、 之彈力。 5.如申請專利範圍第4項之裝置，其中該等彈簧元件 (44、48)被架構成葉片彈簧，並使該等葉片彈簧之縱長端 部夾在諸夾具(45、46、49、5〇)中，及可橫亙於該方向被 移動。 6.如申請專利範圍第5項之裝置，其中該等彈簧元件 (44、48)包括測隙規簧片，該等測隙規簧片於該徑向之方 _向中被夾在該夹具（45、46、49、5〇)及該挺桿（4〇)間之十字 形配置中。 7·如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之裳置， 其中該等彈簧元件被徑向地架構成對稱之圓盤、特別是呈 盤形彈簧之形式。 8.如申請專利範圍第4項至第7項中任一項之裝置， 其中該刀具（32)被夾在該挺桿（4〇)之一第一端部，且該挺桿 (4〇)係在其相向於該刀具（32)之第二端部偏向頂靠著該快速 _ 驅動器（36)。 # * 9·如申請專利範圍第8項之裝置，其中該挺桿（4〇)係 藉著凌體壓力或彈簧壓力偏向頂靠著該快速驅動器(36)。 1〇·如申請專利範圍第9項之裝置，其中該挺桿（40)被 JL. 外忒（64)中，且該挺桿（4〇)及該外殼（64)形成一壓 —山閉空間（72)，而一流體壓力能施加至該壓力密閉空間， j著與該壓電側面上之挺桿（4〇)連接的第一隔板（68)、及藉 者與該刀具側面上之挺桿（4〇)連接的第二隔板（7〇)，該空間 39 • 200534949 (72)於轴向μ巾朝向料 該第二隔板（7(η且右s ^ 且。亥弟一隔板（68)比 面。 （)具有-曝路至該流體壓力之較大有效表 1 ·如申凊專利範圍第1 〇項之穿署 陶0)之至少_個包括^ 、、’ /、中該等隔板 申請專利範圍第2至11項之任一項的裝置，並 中该“ _ϋ(36)相向於該挺桿⑽) ” 夾持固定F罟L ^ 糸夾在一 係經由-補r— @其與泫第-端部相向之第二端部 护、二 胃7°件（43、82)與該挺桿⑽)輕接，該補償元件 係嶋償該挺桿轴心⑷)及該m電驅 ：= (37)間之對齊誤差。 （36)之緃向軸 哭⑽3^Γ_範圍第12項之裝置，其中該壓電驅動 :(伙弟二端部經由—凸出元件、特別是經由—滾 或球形70件停靠頂抗著該挺桿（40)。 哭（3^如/請專利範圍第12項之裝置，其中該壓電驅動 二 端部終止在-蓋板(39)中，該蓋板係經由—收 鈿部份（47)與該挺桿（4〇)耦接。 收 丨5·如申請專利範圍帛1〇項至第14項中任一項之裝 =，其中該外殼（64)包含由—已燒結材料、較佳地係—^ 、結金屬所組成之至少一阻尼元件（66)。 16.如申請專利範圍第13項之裝£，其中該阻尼元件 匕含一數量之有空隙的多孔性。 17·如申請專利範圍第15項或第16項之裝置，並令充 滿-阻尼媒介之間隙（73)係形成於該阻尼元件⑽及該面向 •200534949 隔板（69)之間。 1 8.如申請專利範圍第1 7項之裝置，其中該間隙係充 滿空氣、油脂或油當作一阻尼媒介，且較佳地係具有0 · 1 至1毫米之厚度。 1 9·如申請專利範圍第1項至第1 7項中任一項之裝置， 其中該驅動器（24)在垂直於該主軸軸心（25)之一方向（χ)中 允許一進給運動，而該致動器（30)於該主軸軸心（25)之方向 (ζ)中允許該刀具（32)之一移動。 • 20·如申請專利範圍第1項至第16項中任一項之裝置， 其中該驅動裔（20)在一平行於該主轴軸心（25)之方向（ζ)中 允許一進給運動，而該致動器（30)允許該刀具（32)在一垂直 於該方向（x，y)之方向中移動。 21·如申請專利範圍第丨項至第2〇項中任一項之裝置， 其中在此提供一用於控制該致動器（3〇)之移動的電子控制 裝置（17)，該電子控制裝置對該工件（16)之角度量位置（勾 及遠致動(30)沿著該第一方向⑴之位置⑻作出回應，而 φ控制該致動器（3〇)相對該工件（I6)之移動。 22.如申請專利範圍第2丨項之裝置，其中該控制裝置（1 7) 包含用於將一待在該工件中製成之指定微結構轉換成一由 極座標所界定之座標轉換結構的機構，該結構包含用於該 致動器（3〇)之致動值（G(c，n))，該致動值係為該旋轉之角度 ⑷及於該第—方向中⑴沿著該加工表面之線性進給⑻二 一函數。 23·如申請專利範圍第2〇項及第2"員之裝置，其中該 41 •200534949 抆制I置(17)包含用於將一待在該工件(16)中製成、由笛卡 兒座標所界定之指定微結構轉換成一由極座標所界定之座 標轉換結構的機構，在此該致動值（G(c，n))係如極座標（Μ) 之一函數般儲存，該極座標包含該旋轉之角度⑷及該半徑 (11)。 24.如申請專利範圍第22項或第以項之裝置，其中該 經座標轉換之結構可被儲存於一查找表（LUT)中，該電子 控制裝置(17)由該查找表推得一致動信號(h)，為驅動該致 φ 動器（30)之目的，該致動信號被供給至一放大器。 士 25.如申請專利範圍第24項之裝置，其中該電子控制 裝置（17)包含用於該致動信號之内插的機構，該致動信號 係供給至該放大器，並當作該第一方向⑴中之線性進給運 動（η)的位置增量之一函數。 26·如申請專利範圍第1項至第25項中任一項之裝置， 其中該致動器（30)具有至少Μ00赫兹、較佳地係至少2,〇〇〇 赫兹、更佳地是至少3,000赫兹之—第一共振頻率⑹，且 #該控制裳置（17)被設計成能以-低通據波或帶通滤波信號 仏給δ亥致動器（30)，該濾波信號之上截止頻率⑹係低於該 致動器（30)之共振頻率（fR)。 27·—種用於在立式車床（1〇)上移動一工件之致動器 (3〇) ’而用於藉著-快速驅動器、特別是—壓電驅動器⑽ 製成一微結構設計表面之目的，其特徵為該快速驅動器（36) 係經由導引板機構（38)與該刀具（32)轉接，該導引板機構允 許該刀具（32)於該快速驅動H(36)之轴向方向巾進給，並頂 42 .200534949 罪著一回復力之作用，且於一垂直於該方向之平面中呈現 高剛性。 28.一種藉著使用致動器（30)驅動之刀具（32)在一藉由 主軸（12)所旋轉之工件（16)上產生微結構表面的方法，該刀 具能夠在朝向該工件表面之方向（z)中藉著一致動器（3 〇)所 移動，並可藉著另一驅動器（24)於一垂直於該處之方向中 沿著該工件表面線性地定位，該方法包含以下步驟： (a)對於待加工之工件（16)提供一想要之微結構； 藝 （b)將忒想要之微結構轉換成一檀案（查找表，luT)， 該檔案包含於一垂直加工方向中之致動位置G(c，…，其為 該工件（16)之旋轉角度（c)、及該刀具沿著該工件表面之線 性進給行程（n)的一函數，該線性進給行程為用於該刀具之 壓電控制下之進給運動； (Ο施行該想要之微結構的一空間頻率分析，及決定用 =該進給位置G(c，n)之信號的一最大截止頻率（fG)，而為該 旋轉角度（c)、該致動器沿著該工件表面之線性進給運動 _ (n)、及該切削速度（v)之一函數； (d) ό又疋用於该工件（1 6)之翻轉操作的切削速度（v)，以 致該想要微結構之最大截止頻率（ί〇)係低於該致動器（3〇)之 第一共振頻率（fR)(fG<fR); (e) 驅動5亥主軸（12)及一驅動器（24)，用於該致動器沿 者該工件表面之線性定位，及在該工件（16)上藉著該致動 器（30)藉由進給該刀具（32)頂靠著該工件表面產生微結構， 這是基於由該查找表所推得之致動值，而該查找表為該切 43 200534949 削速度⑺、該旋轉角度⑷、及該致動器沿著該工件表面之 進給運動（η)的長度之一函數。 I如申請專利範圍第28項之方法，其中如果可根據 步驟⑷調整之切削速度係不足，用於該致動H之進給運動 的^號係經低通濾波或帶通濾波。 /·如中請專利範圍第28或29項之方法，其中以此一 使得有限之低通白色雜訊係於該空間頻率分析中獲得之方 式，該工件⑽之想要微結構係藉著—演算法之輔助所產 生。 31.如申請專利範圍第30項之方法，其中該想要之微 結構係藉著一隨機產生之點狀圖案所製成，並藉由一低通 濾波器、特別是一二項式濾波器所摺疊。 、32·如申請專利範圍第28項至第3〇項中任一項之方 I亥想要之微結構係II著_隨機產生之點狀圖案所 製成，該點狀圖案被轉換成一頻率空間，1已低通遽波及 再次轉換成該局部空間。

   、 π上坪 項γ任一項之方 =’其中該致動器（3G)係在該主㈣“（25)之方向（ζ)中進 給，及可藉著該附加驅動器（24)被定位於一垂直於該 之方向（X)中。 、34.如申請專利範圍第28項至第32項中任—項之方 :会，其中該致動器（30)係藉著該附加驅動器定位於該ζ方 =中a其平仃於戎主軸軸心（25)，且該致動器（30)係於一垂 於该方向之方向（x，y)中被進給頂靠著該工件表面。 44 .200534949 35.—種用於根據申請專利範圍第28項至第34項中任 一項之方法製成光學元件之微結構、特別是一透鏡微結構 或一散射結構的方法，而用於製成此一光學元件用之熱壓 鑄模。 3 6.—種用於製成申請專利範圍第28項至第34項中任 一項之摩擦負載表面、特別是用於一摩擦軸承之微結構的 方法。

   十一、圖式： 如次頁

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