[發(fā)明專(zhuān)利]利用激光空化微射流裝配微細(xì)元件的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110173580.0
• 申請(qǐng)日: 2011-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102267115A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃志剛;郭鐘寧;張永俊;劉國(guó)躍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B25B11/02
• 分類(lèi)號(hào): B25B11/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微細(xì)元件的裝配方法，具體涉及一種利用激光空化微射流裝配微細(xì)元件的方法。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有技術(shù)中，微細(xì)元件的微裝配步驟依次包括元件的抓取、移動(dòng)、定位、釋放和連接等，其中，微夾具起到了較為重要的作用，人們也對(duì)微夾具進(jìn)行了較多的研究。由于在微觀尺度下，體積力(如重力等)的重要性越來(lái)越弱，而表面力包括張力、粘附力和摩擦力等則往往起決定性作用，微夾具除了基于傳統(tǒng)的夾持設(shè)計(jì)外，有學(xué)者還提出了基于表面力的設(shè)計(jì)，比如基于表面張力(毛細(xì)力)和粘附力的微夾具已經(jīng)得到了成功的應(yīng)用。

然而，在利用基于表面張力和粘附力的微夾具進(jìn)行微裝配的過(guò)程中，微細(xì)元件的釋放成為了具有挑戰(zhàn)性的課題。松開(kāi)夾具后，元件不能在重力作用下離開(kāi)夾具進(jìn)入安裝位，而往往仍附著于夾具表面，需要借助外力將元件主動(dòng)推開(kāi)?，F(xiàn)有的元件主動(dòng)釋放方法包括加熱、附加振動(dòng)、附加電磁力和采用輔助工具等。如果裝配的零件是易受高溫?fù)p傷的材料，采用加熱方法釋放會(huì)導(dǎo)致微細(xì)零件受損。而附加振動(dòng)和電磁力作用釋放，在裝配的時(shí)候可能導(dǎo)致定位不準(zhǔn)，無(wú)法裝配的較好。采用輔助工具，在狹小的空間內(nèi)使用多種專(zhuān)門(mén)的工具不方便，且這些工具需要專(zhuān)門(mén)制備。

現(xiàn)有技術(shù)中亟需一種新型的微細(xì)元件的裝配方法，該裝配方法可以在準(zhǔn)確、方便、且不易損傷微細(xì)零件的情況下有效實(shí)現(xiàn)微軸、微軸承等微連接結(jié)構(gòu)的安裝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種利用激光空化微射流裝配微細(xì)元件的方法，該方法可以準(zhǔn)確、方便、且不易損傷微細(xì)零件的情況下有效實(shí)現(xiàn)微軸、微軸承等微連接結(jié)構(gòu)的安裝。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種利用激光空化微射流裝配微細(xì)元件的方法，包括以下步驟：

1)利用液體的表面張力將微細(xì)元件抓取至微夾具的末端，所述微夾具的中部具有微型管道，所述微型管道的末端具有微細(xì)元件的容置位置，所述微型管道內(nèi)充裝有液體；

2)利用所述微夾具將所述微細(xì)元件夾取至安裝位置，并且使所述微細(xì)元件對(duì)準(zhǔn)該安裝位置；

3)利用激光束通過(guò)透鏡組在所述微型管道內(nèi)的液體中聚焦，焦點(diǎn)處產(chǎn)生空化效應(yīng)；

4)空化效應(yīng)引發(fā)指向所述微細(xì)元件的高速微射流和高強(qiáng)度的微沖擊波，高速微射流與微沖擊波推進(jìn)微細(xì)元件，將所述微細(xì)元件釋放于所述安裝位置；

5)利用連續(xù)的激光脈沖，不斷地誘導(dǎo)所述微型管道內(nèi)的液體產(chǎn)生空化效應(yīng)，空化效應(yīng)產(chǎn)生的高速微射流與微沖擊波推動(dòng)所述微細(xì)元件堅(jiān)固于所述安裝位置。

所述微型管道內(nèi)充裝的液體為水。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明利用微夾具內(nèi)液體的表面張力對(duì)亞毫米級(jí)的微細(xì)元件(即微軸、微軸承等微連接結(jié)構(gòu))提供足夠強(qiáng)的穩(wěn)定的夾緊力，而且液體的表面張力還具有使微細(xì)元件自動(dòng)對(duì)中的特點(diǎn)，從而提高安裝的定位精度。當(dāng)微細(xì)元件已經(jīng)對(duì)準(zhǔn)安裝位置時(shí)，利用激光在夾具的液體系統(tǒng)中激發(fā)氣泡，氣泡空化產(chǎn)生流體推進(jìn)力將零件釋放到安裝位置。隨后，利用連續(xù)的激光脈沖，不斷地誘導(dǎo)液體產(chǎn)生空化效應(yīng)，通過(guò)空化效應(yīng)產(chǎn)生的微射流與微沖擊波的“汽錘”作用，推動(dòng)元件堅(jiān)固于安裝位置，最終完成微細(xì)元件的微裝配。整個(gè)裝配采用流體作用推動(dòng)微細(xì)元件，該方法可有效地減少安裝過(guò)程中微細(xì)元件損傷。

本發(fā)明的通過(guò)激光誘導(dǎo)液體產(chǎn)生的空化效應(yīng)夾取、釋放、堅(jiān)固微細(xì)元件于安裝位置，為微細(xì)元件的裝配提供了一種新的思路，利用空化產(chǎn)生的微射流和微沖擊波，可以有效地使元件從夾具中釋放，并推動(dòng)元件緊固于安裝位置。利用這種類(lèi)似于微“汽錘”的效應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)微軸、微軸承、微鉸鏈等微細(xì)元件的安裝。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的方法中步驟1)的實(shí)施方式示意圖；

圖2為本發(fā)明的方法中步驟2)、3)、4)、5)的實(shí)施方式示意圖；

圖3為裝配完成后的示意圖。

在圖中：1-微細(xì)元件；2-微夾具；3-微型管道；4-微細(xì)元件的容置位置；5-微型管道內(nèi)充裝的液體；6-安裝位置；7-激光束；8-透鏡組；9-空泡。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

一種利用激光空化微射流裝配微細(xì)元件的方法，包括以下步驟：

如圖1所示，1)利用液體5的表面張力將微細(xì)元件1抓取至微夾具2的末端，微夾具2的中部具有微型管道3，微型管道3的末端具有微細(xì)元件1的容置位置4，微型管道3內(nèi)充裝有液體5；