[發(fā)明專利]一種負(fù)壓驅(qū)動(dòng)環(huán)狀微楔形剛毛束吸盤及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110093089.0
• 申請(qǐng)日: 2021-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN112850444B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔晶;劉慧敏;楚中毅;孫立寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué);北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B66C1/02
• 分類號(hào): B66C1/02;B29C39/02;B29C33/38;B29C33/42
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 張德才

本發(fā)明公開一種負(fù)壓驅(qū)動(dòng)環(huán)狀微楔形剛毛束吸盤及其制備方法，涉及環(huán)狀微楔形剛毛束吸盤技術(shù)領(lǐng)域，吸盤包括吸盤本體，吸盤本體的中部開設(shè)有負(fù)壓腔，負(fù)壓腔頂部與真空氣路連接；負(fù)壓腔的底部設(shè)置有變形層，吸盤本體的底部設(shè)置有環(huán)狀微楔形剛毛束，變形層位于環(huán)狀微楔形剛毛束的中部。制備方法包括選取模具材料；機(jī)械加工制備模具，在模具表面加工出環(huán)狀微楔形結(jié)構(gòu)；將液體硅膠材料澆注在模具上具有環(huán)狀微楔形結(jié)構(gòu)的區(qū)域，經(jīng)真空脫氣泡處理；將吸盤本體的底部覆蓋于模具表面上，常溫下待液體硅膠完全固化后，將吸盤本體從模具表面移除，或?qū)h(huán)狀微楔形剛毛束通過膠水粘貼于吸盤本體的底部。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)環(huán)狀微楔形剛毛束的平穩(wěn)切向加載、卸載的過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)狀微楔形剛毛束吸盤技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種負(fù)壓驅(qū)動(dòng)環(huán)狀微楔形剛毛束吸盤及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著精密微納制造技術(shù)的不斷發(fā)展，研究學(xué)者們相繼提出了一系列仿壁虎剛毛制作工藝，并在實(shí)驗(yàn)室中制作了若干不同形狀及性質(zhì)的仿壁虎剛毛樣品，其中微楔形剛毛束由于結(jié)構(gòu)上呈異形結(jié)構(gòu)，具有出眾的可控性，能迅速切換黏附及脫附的狀態(tài)，因此適合運(yùn)用在黏附操作領(lǐng)域。

目前，仿生微楔形剛毛束的分布結(jié)構(gòu)主要分為平行結(jié)構(gòu)陣列式及環(huán)狀結(jié)構(gòu)陣列式，其中平行結(jié)構(gòu)陣列式微楔形剛毛束的驅(qū)動(dòng)方法包括：腱線驅(qū)動(dòng)加載，即通過驅(qū)動(dòng)加載腱提供切向驅(qū)動(dòng)載荷使得平行結(jié)構(gòu)陣列式微楔形剛毛束受力彎曲，增大接觸面積，產(chǎn)生范德華力，從而完成對(duì)目標(biāo)物的拾取。其中腱線方式為點(diǎn)接觸加載，實(shí)際裝配中難以保證腱線的張緊程度，極易導(dǎo)致腱線松弛從而產(chǎn)生黏附不充分，導(dǎo)致加載載荷分布不均，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，最終導(dǎo)致黏附失效；導(dǎo)軌滑塊式切向驅(qū)動(dòng)，通過驅(qū)動(dòng)在導(dǎo)軌上的滑塊產(chǎn)生純切向位移帶動(dòng)微楔形剛毛束受力彎曲，以實(shí)現(xiàn)加載過程，但難以保證對(duì)稱分布的微楔形剛毛束在同一平面上的平面度，導(dǎo)致部分剛毛束加載失效。

因此，平行結(jié)構(gòu)陣列式微楔形剛毛束的驅(qū)動(dòng)方式穩(wěn)定性差、難以提供可靠的加載、易產(chǎn)生黏附失效的不足。有望通過環(huán)狀微楔形剛毛束在加載狀態(tài)下所產(chǎn)生的黏附力具有抵抗扭矩作用解決現(xiàn)有平行結(jié)構(gòu)陣列式驅(qū)動(dòng)技術(shù)的不足。

因此，亟待開發(fā)一種負(fù)壓驅(qū)動(dòng)環(huán)狀微楔形剛毛束吸盤及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種負(fù)壓驅(qū)動(dòng)環(huán)狀微楔形剛毛束吸盤及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述問題，以實(shí)現(xiàn)環(huán)狀微楔形剛毛束的切向加載、卸載的過程，為臨界接觸操作提供關(guān)鍵的技術(shù)支持，以實(shí)現(xiàn)對(duì)平面類物體，如晶圓、柔性電路板、顯示器等平面類物體的可靠拾取及釋放操作。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一種負(fù)壓驅(qū)動(dòng)環(huán)狀微楔形剛毛束吸盤，包括吸盤本體，所述吸盤本體的中部開設(shè)有軸向貫穿的負(fù)壓腔，所述負(fù)壓腔的頂部用于與真空氣路連接；所述負(fù)壓腔的底部設(shè)置有變形層，所述吸盤本體的底部設(shè)置有環(huán)狀微楔形剛毛束，所述變形層位于所述環(huán)狀微楔形剛毛束的中部。

優(yōu)選的，所述吸盤本體為圓柱狀，所述吸盤本體的底面為圓環(huán)面，所述負(fù)壓腔為圓柱狀腔體。

優(yōu)選的，所述環(huán)狀微楔形剛毛束包括多圈微楔形結(jié)構(gòu)，多圈所述微楔形結(jié)構(gòu)呈環(huán)狀陣列分布，每圈的所述微楔形結(jié)構(gòu)均設(shè)置有多個(gè)。

優(yōu)選的，所述微楔形結(jié)構(gòu)包括第一傾斜面和第二傾斜面，所述第一傾斜面的底部與所述第二傾斜面的底部連接，形成突出尖端；所述第一傾斜面與豎直面的夾角為50°-80°，所述第二傾斜面與豎直面的夾角為20°-60°，單個(gè)所述微楔形結(jié)構(gòu)在豎直方向的高度為40-200μm。

優(yōu)選的，相鄰圈的所述微楔形結(jié)構(gòu)之間形成有凹槽端，相鄰圈的所述微楔形結(jié)構(gòu)依次進(jìn)行連接，或者相鄰圈的所述微楔形結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有30-100μm的間隙。

優(yōu)選的，所述變形層為半球狀或圓弧狀拱形結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述吸盤本體以及所述環(huán)狀微楔形剛毛束選用液體硅膠材料制成。