[發(fā)明專利]電磁驅(qū)動(dòng)式微夾持裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310084479.7
• 申請(qǐng)日: 2013-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN103203737A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王躍宗;殷文佳;馬國(guó)棟;張稱稱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J7/00
• 分類號(hào): B25J7/00;B25J15/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

“電磁驅(qū)動(dòng)式微夾持裝置”是一種用于夾持微小機(jī)械零件并帶動(dòng)其移動(dòng)和裝配的機(jī)械裝置，該裝置通過電磁驅(qū)動(dòng)的方式來實(shí)現(xiàn)夾持臂的張合，能夠保證對(duì)被夾持物的夾持力和位移張合量足夠大，并且響應(yīng)速度快。該裝置固定在四維移動(dòng)平臺(tái)上，通過控制系統(tǒng)部分控制四維移動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)從而帶動(dòng)微夾持裝置整體實(shí)現(xiàn)精確移動(dòng)。

背景技術(shù)

隨著微細(xì)加工技術(shù)、微電子技術(shù)等的發(fā)展，微小型零件的尺寸越來越小，為了使被夾持物不至于有較大的變形和損壞，對(duì)微小型零件的操作提出了越來越高的要求。微夾持裝置的合理設(shè)計(jì)和制造是實(shí)現(xiàn)微小型零件操作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。微夾持裝置作為一種典型的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不僅可成為微機(jī)器人的手爪，而且在微機(jī)械零件的加工、裝配、生物醫(yī)學(xué)工程和光學(xué)等領(lǐng)域均有很好的應(yīng)用前景。微夾持裝置大致可分為機(jī)械式和吸附式兩大類。根據(jù)所產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的原理，可將機(jī)械式微夾持裝置分為形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)微型夾鉗、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微型夾鉗、靜電力驅(qū)動(dòng)微型夾鉗、電磁力驅(qū)動(dòng)微型夾鉗等;吸附式微型夾持器利用真空、液體等所產(chǎn)生的吸附力來抓取微型零件，它對(duì)所操作零件的形狀、材質(zhì)有嚴(yán)格的要求，主要包括真空吸附、液體吸附、靜電吸附等方式。本發(fā)明“電磁驅(qū)動(dòng)式微夾持裝置”固定在四維移動(dòng)平臺(tái)上，通過控制系統(tǒng)部分控制四維移動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)從而帶動(dòng)微夾持裝置整體精確移動(dòng)，夾持臂位移張合量較大、響應(yīng)速度快、控制簡(jiǎn)單、承載能力大，適用于對(duì)微小零件的精確移動(dòng)和裝配，且被夾持物不會(huì)變形或損壞，夾持臂與被夾持物不產(chǎn)生粘著。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種電磁驅(qū)動(dòng)式微夾持裝置，本裝置屬于采用電磁力驅(qū)動(dòng)的機(jī)械式微夾持裝置。現(xiàn)有的多種微夾持裝置，如靜電式微夾持裝置，易于實(shí)現(xiàn)小型化和微型化，但是難以實(shí)現(xiàn)較大力的輸出，且位移輸出也較小；壓電陶瓷式微夾持裝置，它的分辨率高、無摩擦磨損、功耗低，但是壓電材料產(chǎn)生的位移小，而且由于壓電陶瓷本身的遲滯特性，難以對(duì)高精度進(jìn)行控制；形狀記憶合金微夾持裝置，由形狀記憶合金功能材料制作，經(jīng)過一定的熱處理和記憶訓(xùn)練后，對(duì)原有的形狀具有記憶能力，利用這種記憶功能實(shí)現(xiàn)夾取、釋放等功能，但它同樣存在輸出的夾持力和位移張合量較小的弊端，且控制繁瑣、工藝復(fù)雜。本發(fā)明提出的采用電磁力驅(qū)動(dòng)的電磁驅(qū)動(dòng)式微夾持裝置，其目的在于克服現(xiàn)有微夾持裝置位移張合量較小、動(dòng)作響應(yīng)慢、夾持力不足及控制過于復(fù)雜等不足，這種微夾持裝置的位移張合量和夾持力較大，易于控制，動(dòng)作響應(yīng)快，工藝簡(jiǎn)單。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。電磁驅(qū)動(dòng)式微夾持裝置包括固定組件、夾持鉗臂組件、磁驅(qū)動(dòng)力組件。固定組件包括上鉗臂固定座2、下鉗臂固定座6、底座4、固定插針8和電磁線圈底座9，上鉗臂固定座2和下鉗臂固定座6通過固定插針8固定在底座4上，電磁線圈底座9固定在底座4上；夾持鉗臂組件包括上鉗臂1和下鉗臂7；磁驅(qū)動(dòng)力組件包括三個(gè)相同的電磁線圈5和與電磁線圈5相對(duì)應(yīng)的三個(gè)銜鐵3，電磁線圈5固定在電磁線圈底座9上，通過對(duì)三個(gè)電磁線圈5通電共同吸引三個(gè)銜鐵3產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。上鉗臂1的銜鐵固定部分17呈十字型，焊接有三個(gè)相同的銜鐵3，可以通過三個(gè)電磁線圈5同時(shí)施加電磁力，從而加大驅(qū)動(dòng)力。

所述的固定組件包括上鉗臂固定座2、下鉗臂固定座6、底座4、固定插針8和電磁線圈底座9。上鉗臂固定座2和下鉗臂固定座6上都置有焊盤14和第二過孔11。上鉗臂固定座2和下鉗臂固定座6上的焊盤14分別用于焊接上鉗臂1和下鉗臂7。底座4上開有第四過孔13，通過螺釘方式固定到四維移動(dòng)平臺(tái)上，通過控制系統(tǒng)部分控制四維移動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)從而帶動(dòng)微夾持裝置整體實(shí)現(xiàn)精確移動(dòng)。第二過孔11通過固定插針8將底座4分別與上鉗臂固定座2和下鉗臂固定座6相固定。第三過孔12通過制版時(shí)引線與第一過孔10導(dǎo)通，第一過孔10與控制系統(tǒng)部分的電路板連接，進(jìn)行對(duì)電磁線圈5的開斷電控制。

所述的夾持鉗臂組件包括上鉗臂1和下鉗臂7，上鉗臂的固定端15焊接到上鉗臂固定座2上，上鉗臂固定端15與銜鐵固定部分17之間設(shè)計(jì)有柔性結(jié)構(gòu)16，可以減小磁驅(qū)動(dòng)力組件吸引鉗臂時(shí)的阻力，加大上鉗臂1的彎曲度從而增大夾持力。下鉗臂固定端19焊接到下鉗臂固定座6上。上鉗臂1鉗尖18和下鉗臂7鉗尖20，采用V形結(jié)構(gòu)，可以適當(dāng)增加夾持接觸面積和摩擦力。

所述的磁驅(qū)動(dòng)力組件包括三個(gè)電磁線圈5和與電磁線圈5相對(duì)應(yīng)的三個(gè)銜鐵3，三個(gè)電磁線圈5在外部驅(qū)動(dòng)電路的作用下產(chǎn)生電磁力，共同吸引三個(gè)銜鐵3并帶動(dòng)上鉗臂1向下移動(dòng)。

本發(fā)明可方便加工，微夾持裝置位移張合量和夾持力足夠大、動(dòng)作響應(yīng)快，控制簡(jiǎn)便，產(chǎn)品完整性好，使用壽命較長(zhǎng)。

附圖說明