[发明专利]电磁驱动式微夹持装置

说明书

技术领域

“电磁驱动式微夹持装置”是一种用于夹持微小机械零件并带动其移动和装配的机械装置，该装置通过电磁驱动的方式来实现夹持臂的张合，能够保证对被夹持物的夹持力和位移张合量足够大，并且响应速度快。该装置固定在四维移动平台上，通过控制系统部分控制四维移动平台的移动从而带动微夹持装置整体实现精确移动。

背景技术

随着微细加工技术、微电子技术等的发展，微小型零件的尺寸越来越小，为了使被夹持物不至于有较大的变形和损坏，对微小型零件的操作提出了越来越高的要求。微夹持装置的合理设计和制造是实现微小型零件操作的关键环节。微夹持装置作为一种典型的微执行机构，不仅可成为微机器人的手爪，而且在微机械零件的加工、装配、生物医学工程和光学等领域均有很好的应用前景。微夹持装置大致可分为机械式和吸附式两大类。根据所产生驱动力的原理，可将机械式微夹持装置分为形状记忆合金驱动微型夹钳、压电陶瓷驱动微型夹钳、静电力驱动微型夹钳、电磁力驱动微型夹钳等;吸附式微型夹持器利用真空、液体等所产生的吸附力来抓取微型零件，它对所操作零件的形状、材质有严格的要求，主要包括真空吸附、液体吸附、静电吸附等方式。本发明“电磁驱动式微夹持装置”固定在四维移动平台上，通过控制系统部分控制四维移动平台的移动从而带动微夹持装置整体精确移动，夹持臂位移张合量较大、响应速度快、控制简单、承载能力大，适用于对微小零件的精确移动和装配，且被夹持物不会变形或损坏，夹持臂与被夹持物不产生粘着。

发明内容

本发明提出了一种电磁驱动式微夹持装置，本装置属于采用电磁力驱动的机械式微夹持装置。现有的多种微夹持装置，如静电式微夹持装置，易于实现小型化和微型化，但是难以实现较大力的输出，且位移输出也较小；压电陶瓷式微夹持装置，它的分辨率高、无摩擦磨损、功耗低，但是压电材料产生的位移小，而且由于压电陶瓷本身的迟滞特性，难以对高精度进行控制；形状记忆合金微夹持装置，由形状记忆合金功能材料制作，经过一定的热处理和记忆训练后，对原有的形状具有记忆能力，利用这种记忆功能实现夹取、释放等功能，但它同样存在输出的夹持力和位移张合量较小的弊端，且控制繁琐、工艺复杂。本发明提出的采用电磁力驱动的电磁驱动式微夹持装置，其目的在于克服现有微夹持装置位移张合量较小、动作响应慢、夹持力不足及控制过于复杂等不足，这种微夹持装置的位移张合量和夹持力较大，易于控制，动作响应快，工艺简单。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。电磁驱动式微夹持装置包括固定组件、夹持钳臂组件、磁驱动力组件。固定组件包括上钳臂固定座2、下钳臂固定座6、底座4、固定插针8和电磁线圈底座9，上钳臂固定座2和下钳臂固定座6通过固定插针8固定在底座4上，电磁线圈底座9固定在底座4上；夹持钳臂组件包括上钳臂1和下钳臂7；磁驱动力组件包括三个相同的电磁线圈5和与电磁线圈5相对应的三个衔铁3，电磁线圈5固定在电磁线圈底座9上，通过对三个电磁线圈5通电共同吸引三个衔铁3产生驱动力。上钳臂1的衔铁固定部分17呈十字型，焊接有三个相同的衔铁3，可以通过三个电磁线圈5同时施加电磁力，从而加大驱动力。

所述的固定组件包括上钳臂固定座2、下钳臂固定座6、底座4、固定插针8和电磁线圈底座9。上钳臂固定座2和下钳臂固定座6上都置有焊盘14和第二过孔11。上钳臂固定座2和下钳臂固定座6上的焊盘14分别用于焊接上钳臂1和下钳臂7。底座4上开有第四过孔13，通过螺钉方式固定到四维移动平台上，通过控制系统部分控制四维移动平台的移动从而带动微夹持装置整体实现精确移动。第二过孔11通过固定插针8将底座4分别与上钳臂固定座2和下钳臂固定座6相固定。第三过孔12通过制版时引线与第一过孔10导通，第一过孔10与控制系统部分的电路板连接，进行对电磁线圈5的开断电控制。

所述的夹持钳臂组件包括上钳臂1和下钳臂7，上钳臂的固定端15焊接到上钳臂固定座2上，上钳臂固定端15与衔铁固定部分17之间设计有柔性结构16，可以减小磁驱动力组件吸引钳臂时的阻力，加大上钳臂1的弯曲度从而增大夹持力。下钳臂固定端19焊接到下钳臂固定座6上。上钳臂1钳尖18和下钳臂7钳尖20，采用V形结构，可以适当增加夹持接触面积和摩擦力。

所述的磁驱动力组件包括三个电磁线圈5和与电磁线圈5相对应的三个衔铁3，三个电磁线圈5在外部驱动电路的作用下产生电磁力，共同吸引三个衔铁3并带动上钳臂1向下移动。

本发明可方便加工，微夹持装置位移张合量和夹持力足够大、动作响应快，控制简便，产品完整性好，使用寿命较长。

附图说明