一種光驅(qū)動的微夾鉗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鑭改性鋯鈦酸鉛陶瓷雙晶片驅(qū)動的微夾鉗裝置，包括基座、紫外通光孔、PLZT雙晶片、一級放大機(jī)構(gòu)、二級放大機(jī)構(gòu)和夾持臂。PLZT雙晶片一端與基座底端固連，另一端與一級放大機(jī)構(gòu)固連，一級放大機(jī)構(gòu)通過柔性鉸鏈與基座側(cè)壁固連，輸出端與二級放大機(jī)構(gòu)連接，二級放大機(jī)構(gòu)以夾持臂為輸出端。當(dāng)PLZT雙晶片上方受到紫外光照射時(shí)，PLZT雙晶片會向下發(fā)生彎曲，經(jīng)過一級放大機(jī)構(gòu)傳遞分解和二級放大機(jī)構(gòu)放大后，驅(qū)動夾持臂實(shí)現(xiàn)夾持動作；當(dāng)PLZT雙晶片下方受到紫外光源照射時(shí)，PLZT雙晶片向上彎曲，實(shí)現(xiàn)夾持臂張開。本發(fā)明的光驅(qū)動微夾鉗裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊,可以實(shí)現(xiàn)光控非接觸式控制，易于控制微夾鉗的夾持和張開。
【專利說明】一種光驅(qū)動的微夾鉗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微夾鉗裝置，特別是一種鑭改性鋯鈦酸鉛(PLZT)陶瓷雙晶片驅(qū)動的微夾鉗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)研究對象向微小、超精密領(lǐng)域的方向的發(fā)展，機(jī)器人所要操作的對象也從宏觀領(lǐng)域擴(kuò)展到亞微米、納米級的微觀領(lǐng)域。微夾鉗作為一種典型的微執(zhí)行器，在微機(jī)械零件加工、微裝配和生物工程等方面都有較廣泛的應(yīng)用。對于靜電驅(qū)動、壓電驅(qū)動、電熱驅(qū)動和電磁驅(qū)動往往需要導(dǎo)線連接，易受到電磁干擾；液體粘附微夾持器對零件的形狀要求嚴(yán)格，不能適用于所有的零件。而且微小零件容易受到靜電吸引、電磁干擾和熱損壞等影響，急需一種易于控制且不易受干擾的非接觸式微夾鉗裝置。但是現(xiàn)有技術(shù)中尚無相關(guān)描述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種光驅(qū)動的微夾鉗裝置。
[0004]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種光驅(qū)動的微夾鉗裝置，包括基座、第一紫外通光孔、PLZT雙晶片、一級放大機(jī)構(gòu)、二級放大機(jī)構(gòu)、夾持臂、第二紫外通光孔，所述基座為“U”形結(jié)構(gòu)，基座的側(cè)壁與底部之間夾角為90°，基座的一個(gè)側(cè)壁開有第一紫外通光孔，基座的另一個(gè)側(cè)壁開有第二紫外通光孔，第一紫外通光孔與第二紫外通光孔相對設(shè)置，二者之間設(shè)置PLZT雙晶片，該P(yáng)LZT雙晶片與基座的底部相固連，基座的兩個(gè)側(cè)壁之間設(shè)置一級放大機(jī)構(gòu)，該一級放大機(jī)構(gòu)包括主臂和副臂，主臂長度大于副臂的長度，主臂與基座的一個(gè)側(cè)壁相固連，副臂與基座的另一個(gè)側(cè)壁相固連，所述主臂上設(shè)置第一支點(diǎn)，主臂通過該支點(diǎn)與基座的側(cè)壁相固連，該支點(diǎn)將主臂分為主臂輸入臂和主臂輸出臂，其中主臂輸入臂與PLZT雙晶片相固連，主臂輸出臂通過第一連接臂與副臂的一端相連，副臂上設(shè)置第二支點(diǎn)，副臂通過第二支點(diǎn)與基座的側(cè)壁相固連，第二支點(diǎn)將副臂分為副臂輸入臂和副臂輸出臂，其中與第一連接臂連接的一端為副臂輸入臂，基座兩個(gè)側(cè)壁的頂端均設(shè)置二級放大機(jī)構(gòu)，每個(gè)二級放大機(jī)構(gòu)的另一端均設(shè)置夾持臂，其中主臂輸出臂通過第二連接臂與一個(gè)二級放大機(jī)構(gòu)相連，副臂輸出臂通過第三連接臂與另一個(gè)二級放大機(jī)構(gòu)相連，兩個(gè)二級放大機(jī)構(gòu)關(guān)于“U”形基座的中心線對稱。
[0005]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為:本發(fā)明的光驅(qū)動的微夾鉗裝置利用光電陶瓷的光致形變效應(yīng)，使光能直接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，取消了中間機(jī)械傳動環(huán)節(jié)，使結(jié)構(gòu)簡單緊湊。同時(shí)，該裝置的驅(qū)動源為紫外光，可實(shí)現(xiàn)光控非接觸式操作，避免了電磁噪聲干擾和對操作對象的影響。利用PLZT雙晶片的快速響應(yīng)速度，便于控制夾持臂的夾持與放開動作。適用于無線連接的微裝配和微操作以及非接觸式遠(yuǎn)程光控領(lǐng)域，尤其適用于易受電磁干擾的微夾鉗裝配操作場合。
[0006]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0007]圖1為光驅(qū)動的微夾鉗裝置立體示意圖。
[0008]圖2為一級放大機(jī)構(gòu)內(nèi)部示意圖。
[0009]圖3為光驅(qū)動的微夾鉗裝置平面示意圖。
[0010]圖中標(biāo)號所代表的含義為:1.基座,2.第一紫外通光孔,3.PLZT雙晶片,4.一級放大機(jī)構(gòu)，5.二級放大機(jī)構(gòu),6.夾持臂,7.第二紫外通光孔,4-1.第一支點(diǎn),4-2.第一連接臂，4-3.第二支點(diǎn)，4-4.第二連接臂，4-5.第三連接臂。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明的一種光驅(qū)動的微夾鉗裝置，包括基座1、第一紫外通光孔2、PLZT雙晶片
3、一級放大機(jī)構(gòu)4、二級放大機(jī)構(gòu)5、夾持臂6、第二紫外通光孔7，所述基座I為“U”形結(jié)構(gòu)，基座I的側(cè)壁與底部之間夾角為90°，基座I的一個(gè)側(cè)壁開有第一紫外通光孔2，基座I的另一個(gè)側(cè)壁開有第二紫外通光孔7，第一紫外通光孔2與第二紫外通光孔7相對設(shè)置，二者之間設(shè)置PLZT雙晶片3，該P(yáng)LZT雙晶片3與基座I的底部相固連，基座I的兩個(gè)側(cè)壁之間設(shè)置一級放大機(jī)構(gòu)4，該一級放大機(jī)構(gòu)4包括主臂和副臂，主臂長度大于副臂的長度，主臂與基座I的一個(gè)側(cè)壁相固連，副臂與基座I的另一個(gè)側(cè)壁相固連，所述主臂上設(shè)置第一支點(diǎn)4-1，主臂通過該支點(diǎn)與基座I的側(cè)壁相固連，該支點(diǎn)將主臂分為主臂輸入臂和主臂輸出臂，其中主臂輸入臂與PLZT雙晶片3相固連，主臂輸出臂通過第一連接臂4-2與副臂的一端相連，副臂上設(shè) 置第二支點(diǎn)4-3，副臂通過第二支點(diǎn)4-3與基座I的側(cè)壁相固連，第二支點(diǎn)4-3將副臂分為副臂輸入臂和副臂輸出臂，其中與第一連接臂4-2連接的一端為副臂輸入臂，基座I兩個(gè)側(cè)壁的頂端均設(shè)置二級放大機(jī)構(gòu)5，每個(gè)二級放大機(jī)構(gòu)5的另一端均設(shè)置夾持臂6，其中主臂輸出臂通過第二連接臂4-4與一個(gè)二級放大機(jī)構(gòu)相連，副臂輸出臂通過第三連接臂4-5與另一個(gè)二級放大機(jī)構(gòu)相連，兩個(gè)二級放大機(jī)構(gòu)關(guān)于“U”形基座的中心線對稱。
[0012]第一支點(diǎn)4-1與第一連接臂4-2之間為主臂第二輸出臂，其長度為d2，主臂輸出臂
的長度為Cl1，副臂輸入臂的長度為d3，副臂輸出臂的長度為d4，一級放大機(jī)構(gòu)4中各臂的長
(1.d度滿足了=言。
[0013]一級放大機(jī)構(gòu)4、二級放大機(jī)構(gòu)5和夾持臂6的材料均為鈹青銅。
[0014]第一支點(diǎn)4-1和第二支點(diǎn)4-3為柔性鉸鏈。
[0015]基座I與二級放大機(jī)構(gòu)5之間通過柔性鉸鏈連接。
[0016]下面進(jìn)行更詳細(xì)的描述:
[0017]結(jié)合圖1，本發(fā)明的一種光驅(qū)動的微夾鉗裝置，包括基座1、第一紫外通光孔2、一級放大機(jī)構(gòu)4、二級放大機(jī)構(gòu)5、夾持臂6和第二紫外通光孔7等。
[0018]在PLZT雙晶片3上下方基座I的側(cè)壁上開有紫外通光孔2和紫外通光孔7，PLZT雙晶片3 —端固定在基座I的底部上，形成懸臂梁結(jié)構(gòu)，PLZT雙晶片3另一端與一級放大機(jī)構(gòu)4的主臂輸入端固連，一級放大機(jī)構(gòu)4的主臂和副臂分別通過柔性鉸鏈與基座I的側(cè)壁固連，一級放大機(jī)構(gòu)4的輸出端通過柔性鉸鏈與二級放大機(jī)構(gòu)5的輸入端連接，二級放大機(jī)構(gòu)5 —端與基座I的側(cè)壁頂端連接，以夾持臂6為輸出端。
[0019]當(dāng)紫外通光孔2有紫外光照射時(shí)，PLZT雙晶片3懸臂梁結(jié)構(gòu)會向下發(fā)生彎曲，彎曲位移通過一級放大機(jī)構(gòu)4，輸出兩個(gè)相同大小的位移，該兩位移經(jīng)過對稱的二級放大機(jī)構(gòu)5放大后通過夾持臂6輸出，實(shí)現(xiàn)夾持動作；當(dāng)紫外通光孔7有紫外光照射時(shí)，PLZT雙晶片3懸臂梁結(jié)構(gòu)會向上彎曲，彎曲位移通過一級放大機(jī)構(gòu)4后，變?yōu)閮蓚€(gè)大小相同的位移，該兩位移作為二級放大機(jī)構(gòu)5的輸入，經(jīng)過二級放大機(jī)構(gòu)5放大，驅(qū)動夾持臂6放開。
[0020]結(jié)合圖2，一級放大機(jī)構(gòu)4包括主臂和副臂，主臂長度大于副臂的長度，主臂與基座I的一個(gè)側(cè)壁相固連，副臂與基座I的另一個(gè)側(cè)壁相固連，所述主臂上設(shè)置第一支點(diǎn)4-1,主臂通過該支點(diǎn)與基座I的側(cè)壁相固連，該支點(diǎn)將主臂分為主臂輸入臂和主臂輸出臂，其中主臂輸入臂與PLZT雙晶片3相固連，主臂輸出臂通過第一連接臂4-2與副臂的一端相連，副臂上設(shè)置第二支點(diǎn)4-3，副臂通過第二支點(diǎn)4-3與基座I的側(cè)壁相固連，第二支點(diǎn)4-3將副臂分為副臂輸入臂和副臂輸出臂，其中與第一連接臂4-2連接的一端為副臂輸入臂，主臂第一輸出臂通過第二連接臂4-4與二級放大機(jī)構(gòu)5連接，副臂輸出臂通過第三連接臂4-5與二級放大機(jī)構(gòu)5連接。
[0021]結(jié)合圖3, 為主臂輸入臂的長度，M為主臂第一輸出臂的長度，~BL力主臂第二輸出臂的長度，W為副臂輸入臂的長度，F(xiàn)G為副臂輸出臂的長度，MH為二級放大機(jī)構(gòu)5輸入臂的長度，MO7為二級放大機(jī)構(gòu)5輸出臂的水平長度。
[0022]對于一級放大機(jī)構(gòu)4的各段尺寸，要滿足
【權(quán)利要求】
1.一種光驅(qū)動的微夾鉗裝置，其特征在于，包括基座[I]、第一紫外通光孔[2]、PLZT雙晶片[3]、一級放大機(jī)構(gòu)[4]、二級放大機(jī)構(gòu)[5]、夾持臂[6]、第二紫外通光孔[7]，所述基座[I]為“U”形結(jié)構(gòu)，基座[I]的側(cè)壁與底部之間夾角為90°，基座[I]的一個(gè)側(cè)壁開有第一紫外通光孔[2]，基座[I]的另一個(gè)側(cè)壁開有第二紫外通光孔[7]，第一紫外通光孔[2]與第二紫外通光孔[7]相對設(shè)置，二者之間設(shè)置PLZT雙晶片[3]，該P(yáng)LZT雙晶片[3]與基座[I]的底部相固連，基座[I]的兩個(gè)側(cè)壁之間設(shè)置一級放大機(jī)構(gòu)[4],該一級放大機(jī)構(gòu)[4]包括主臂和副臂，主臂長度大于副臂的長度，主臂與基座[I]的一個(gè)側(cè)壁相固連，副臂與基座[I]的另一個(gè)側(cè)壁相固連，所述主臂上設(shè)置第一支點(diǎn)[4-1]，主臂通過該支點(diǎn)與基座[I]的側(cè)壁相固連，該支點(diǎn)將主臂分為主臂輸入臂和主臂輸出臂，其中主臂輸入臂與PLZT雙晶片[3]相固連，主臂輸出臂通過第一連接臂[4-2]與副臂的一端相連，副臂上設(shè)置第二支點(diǎn)[4-3]，副臂通過第二支點(diǎn)[4-3]與基座[I]的側(cè)壁相固連，第二支點(diǎn)[4-3]將副臂分為副臂輸入臂和副臂輸出臂，其中與第一連接臂[4-2]連接的一端為副臂輸入臂，基座[I]兩個(gè)側(cè)壁的頂端均設(shè)置二級放大機(jī)構(gòu)[5]，每個(gè)二級放大機(jī)構(gòu)[5]的另一端均設(shè)置夾持臂[6]，其中主臂輸出臂通過第二連接臂[4-4]與一個(gè)二級放大機(jī)構(gòu)相連，副臂輸出臂通過第三連接臂[4-5]與另一個(gè)二級放大機(jī)構(gòu)相連，兩個(gè)二級放大機(jī)構(gòu)關(guān)于“U”形基座的中心線對稱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光驅(qū)動的微夾鉗裝置，其特征在于，第一支點(diǎn)[4-1]與第一連接臂[4-2]之間為主臂第二輸出臂，其長度為d2，主臂輸出臂的長度為Cl1，副臂輸入臂的長度為d3，副臂輸出臂的長度為山，一級放大機(jī)構(gòu)[4]中各臂的長度滿足
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光驅(qū)動的微夾鉗裝置，其特征在于，一級放大機(jī)構(gòu)[4]、二級放大機(jī)構(gòu)[5]和夾持臂[6]的材料均為鈹青銅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光驅(qū)動的微夾鉗裝置，其特征在于，第一支點(diǎn)[4-1]和第二支點(diǎn)[4-3]為柔性鉸鏈。`
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光驅(qū)動的微夾鉗裝置，其特征在于，基座[I]與二級放大機(jī)構(gòu)[5]之間通過柔性鉸鏈連接。
【文檔編號】B25J15/08GK103770123SQ201310675398
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】王新杰, 黃家瀚, 王炅, 陸靜, 黃學(xué)功, 李光輝, 王家寧 申請人:南京理工大學(xué)