CN103640912B - 一种纳米薄膜转运工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米薄膜转运工装。使用本发明能够通过把吸附压强控制到低于7Pa(吸附50mg物体)，从而达到提起薄膜并实现转移的目的。本发明的纳米薄膜转运工装，包括中空的结构盒体、气流发生部分、吸头、触膜网板和密封圈，通过气流发生部分在结构盒体内的中空腔体中产生向上或向下的气流，气流通过吸头上镶嵌的触摸网板将纳米薄膜吸附或放下，本发明还可以进一步包括气流调节部分，通过调节气流气压改变吸附力。本发明转运纳米薄膜平稳、可靠，并且保证了薄膜表面的清洁度，避免静电对薄膜及设备造成损伤，可用于厚度低于0.5μm、质量小于50mg各类薄膜的拾取、转运，整体质量轻、结构强度高，且操作简便、易于控制。

Description

一种纳米薄膜转运工装

技术领域

本发明涉及一种厚度低于1μm的薄膜转运工装，属于精密机械操作技术领域。

背景技术

X射线光子探测需要用到非常薄的纳米膜，其厚度为0.5μm左右。按照装配要求，纳米膜从工装盒转移到设备上的过程中，既要保证纳米膜不破损又要保证其不被污染，常规方法是用镊子等工具进行转移，但镊子硬度和空气阻力等很容易让薄膜破损；此外，该类薄膜不具有磁性，因而也不适合采用静电吸附方式转运。目前国外采用大型设备在真空环境下转移，但所用设备体积大且对设备要求高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种纳米薄膜转运工装，根据纳米膜的薄和脆的特点，设计了一套气流吸附工装，能够通过把吸附压强控制到低于7Pa(吸附50mg物体)，从而达到提起薄膜并实现转移的目的。

本发明的纳米薄膜转运工装，包括中空的结构盒体、气流发生部分、吸头、触膜网板和密封圈；

其中，气流发生部分安装在结构盒体的内部上端，用来在结构盒体内的中空腔体中产生向上或向下的气流；

吸头安装在结构盒体的下部末端，吸头向上突起部分与结构盒体下部螺纹连接，结构盒体与吸头之间安装有O型密封圈；

触膜网板为蜂窝状网板，镶嵌在吸头中。

其中，所述气流发生部分包括定值吸附叶片、吹压叶片、吸附控制开关和吹压控制开关；其中，定值吸附叶片和吹压叶片安装在结构盒体上，上下对装，下端为定值吸附叶片，上端为吹压叶片。

本发明还可以进一步包括气流调节部分，气流调节部分位于结构盒体中空腔体外部，用来改变中空腔体内气流压力。

所述气流调节部分包括气压调节环和气压调节孔；在结构盒体中空腔体外设置气压调节孔，气压调节环覆盖在气压调节孔上，气压调节环上设有与气压调节孔对应的孔。

所述触膜网板与吸头底面之间间隔一定的距离。

所述触膜网板的孔径为0.1mm，与纳米薄膜同种基材、相同形状，所述触摸网板厚10mm，其中5mm被镶嵌在吸头中，5mm裸露在外。

所述吸头外侧设有止口定位法兰。

所述结构盒体外侧设置静电引出接头进行接地。

所述结构盒体顶部设置防尘罩。

所述结构盒体为铝合金。

有益效果：

1）本发明在移动薄膜过程中不会对薄膜造成损伤，按照吸附、吹压控制开关动作的先后顺序，可保证纳米膜平稳、可靠地落入要求位置。

2）本发明避免产生多余物，从而保证了薄膜表面的清洁度；

3）本发明具有良好的防静电功能，避免静电对薄膜及设备造成损伤；

4）本发明的工装吸附力可调，可用于厚度低于0.5μm、质量小于50mg各类薄膜的拾取、转运；

5）本发明整体质量轻、外形新颖、结构强度高，且操作简便、易于控制，噪音小，工作效率高，安全可靠，稳定性好。

附图说明

图1为本发明结构组成图。

图2为本发明气流发生分系统原理图。

图3为本发明吸附质量与气压调节环调节角度关系曲线。

其中，1-结构盒体，2-吸附控制开关，3-吹压叶片，4-定值吸附叶片，5-中空腔体，6-气压调节环，7-吸头，8-触膜网板，9-定位法兰，10-密封圈，11-气压调节孔，12-静电地，13-吹压控制开关，14-防尘罩。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种纳米薄膜转运工装，所述转运工装包括中空的结构盒体、气流发生部分、吸头、触膜网板和密封圈。

其中，气流发生部分安装在结构盒体的内部上端，用来在结构盒体内的中空腔体（即气流通道）中产生向上或向下的气流，利用中空腔体内的气流压力吸附或释放纳米薄膜。

如图1所示，气流发生部分包括定值吸附叶片、吹压叶片、吸附控制开关和吹压控制开关。其中，定值吸附叶片和吹压叶片安装在结构盒体上，上下对装，下端为定值吸附叶片，上端为吹压叶片。工作时，打开吸附控制开关，使得结构盒体内部的中空腔体产生向上的吸附气流，定值吸附叶片可以让纳米薄膜被稳定地吸附（图2（a））；吸附纳米薄膜并转运至装配位置后，先打开吹压控制开关，此时，结构盒体内部的中空腔体中气流形成的吸附力和吹压力达到对冲状态（图2（b）），关上吸附控制开关可以使薄膜稳定地下落（图2（c）），气流发生部分工作原理图如图2所示。气流发生部分可以产生稳定、持续的吸附气流，具有噪音小、结构轻便等特点。

吸头安装在结构盒体的下部末端，吸头向上突起部分与结构盒体下部外侧螺纹连接，结构盒体与吸头之间安装有O型密封圈，保证中空腔体的气密性。吸头可以根据待吸附薄膜形状更换为与薄膜形状相适应的吸头。

触膜网板直接与纳米薄膜接触，选用与纳米薄膜同种基材（基本材质）、相同形状的聚酰亚胺触膜网板。触摸网板为蜂窝状网板，为提高转运过程的吸附稳定性，触膜网板内设有108个孔，孔径为0.1mm，从而使得触膜网板吸附力均匀，薄膜与触膜网板之间接触更加紧密。触摸网板厚10mm，其中5mm被镶嵌在吸头中，5mm裸露在外。裸露在外的触摸网板的长度5mm与待转运纳米薄膜所在工装的深度5mm相匹配，能够很顺利地吸附工装中的纳米薄膜。为提高网板孔吸附力的均匀性，触膜网板与吸头底面之间间隔一定的距离，如间隔8mm。触膜网板与纳米薄膜同种基材可以避免在吸附过程中产生多余物，提高薄膜的清洁度。

可以在结构盒体上设置气流调节部分，通过改变中空腔体内气流压力，可以使该工装吸附不同质量的薄膜。气流调节部分位于结构盒体中空腔体外部，包括气压调节环和气压调节孔；在结构盒体中空腔体外设置气压调节孔，气压调节环覆盖在气压调节孔上，气压调节环上设有与气压调节孔对应的孔，通过调节气压调节环上与结构盒体上的气压调节孔的对应数量，调整中空腔体内气体吸附量从而改变中空腔体内的气流压力，从而达到吸附不同质量的薄膜，实现对薄膜的精确吸附。吸附力的大小至关重要，过大的吸附力会使膜变形甚至破损，吸附力太小又不能够吸附薄膜，或者导致薄膜在转运过程中跌落，经过反复试验，测得数据如表1所示，由此得到本发明吸附重量与气压调节环调节角度的关系，如图3所示，依据图3所示的曲线和待吸附的薄膜的质量确定气压调节环的调节角度。

表1吸附工装试验数据

可以在吸头外侧设有止口定位法兰，起到定位精准、操作方便可靠的作用。

可以在结构盒体顶部设置防尘罩，当本发明工装不使用时，盖上防尘罩，保持结构盒体内部清洁。

可以在结构盒体外侧设置静电引出接头，通过良好接地，并确保工装各部位的搭接电阻达到航天器材对电阻阻值的要求，可以将产生的静电及时传送到大地，避免静电对纳米薄膜的损伤。

结构盒体采用铝合金，具有较高的比强度和较轻的重量，实际操作起来方便且轻便，可以平稳地转运纳米薄膜。

本发明的工装操作方法如下：

（1）确保吸附工装接地良好；（2）打开工装电源，利用工装的自清洁功能消除潜在的多余物，即：开启吸附控制开关，使得中空腔体内形成气流回流，对工装内部进行自清洁；（3）根据工装吸附质量与气压调节环调节角度关系曲线（图3）和吸附工装试验数据（表1）调节气压调节环；（4）将吸头置于薄膜的上方缓慢靠近，并依靠止口定位法兰找准定位；（5）打开吸附控制开关，薄膜被吸取；（6）将薄膜转移到装配部位后，再次依靠止口定位法兰准确定位；（7）打开吹压控制开关，同时关闭吸附控制开关，纳米薄膜平稳落到工作板端面上，完成薄膜的转运。

完成薄膜的吸附与转运后，关闭电源并盖上吸附端的防尘罩，将工装置于工具盒中即可。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种纳米薄膜转运工装，其特征在于，包括：中空的结构盒体、气流发生部分、吸头、触膜网板和密封圈；

其中，气流发生部分安装在结构盒体的内部上端，用来在结构盒体内的中空腔体中产生向上或向下的气流；

吸头安装在结构盒体的下部末端，吸头向上突起部分与结构盒体下部螺纹连接，结构盒体与吸头之间安装有O型密封圈；

触膜网板为蜂窝状网板，镶嵌在吸头中；

所述气流发生部分包括定值吸附叶片、吹压叶片、吸附控制开关和吹压控制开关；其中，定值吸附叶片和吹压叶片安装在结构盒体上，上下对装，下端为定值吸附叶片，上端为吹压叶片。

2.如权利要求1所述的纳米薄膜转运工装，其特征在于，进一步包括气流调节部分，气流调节部分位于结构盒体中空腔体外部，用来改变中空腔体内气流压力。

3.如权利要求2所述的纳米薄膜转运工装，其特征在于，所述气流调节部分包括气压调节环和气压调节孔；在结构盒体中空腔体外设置气压调节孔，气压调节环覆盖在气压调节孔上，气压调节环上设有与气压调节孔对应的孔。

4.如权利要求1所述的纳米薄膜转运工装，其特征在于，所述触膜网板与吸头底面之间间隔一定的距离。

5.如权利要求1所述的纳米薄膜转运工装，其特征在于，所述触膜网板的孔径为0.1mm，与纳米薄膜同种基材、相同形状，所述触摸网板厚10mm，其中5mm被镶嵌在吸头中，5mm裸露在外。

6.如权利要求1所述的纳米薄膜转运工装，其特征在于，所述吸头外侧设有止口定位法兰。

7.如权利要求1所述的纳米薄膜转运工装，其特征在于，所述结构盒体外侧设置静电引出接头进行接地。

8.如权利要求1所述的纳米薄膜转运工装，其特征在于，所述结构盒体顶部设置防尘罩。

9.如权利要求1所述的纳米薄膜转运工装，其特征在于，所述结构盒体为铝合金。