CN105450082B - 一种双驱动微纳双夹持器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双驱动微纳双夹持器，该夹持器采用双对称结构，包括上下对称布置的两个夹持钳口、左右对称布置的两个压电陶瓷驱动器、一个二级柔性桥式放大机构和左右对称布置的两个一级柔性桥式放大机构；一级柔性桥式放大机构的输入端与二级柔性桥式放大机构的输入端形成在一起；一级柔性桥式放大机构的输入端由压电陶瓷驱动器驱动，两个压电陶瓷驱动器分别安装在两个一级柔性桥式放大机构的内部；两个夹持钳口的内侧钳口板分别设置在二级柔性桥式放大机构的两个输出端上，两个夹持钳口的外侧钳口板各自通过一个两级连杆传递机构与一级柔性桥式放大机构的两个输出端连接。本发明具有夹持操作行程较大、效率较高、稳定性好的优点。
Description
技术领域
本发明属于微纳米操作技术领域，特别是涉及一种双驱动微纳双夹持器。
背景技术
随着科技的发展，在超精密加工、微电子工程、生物工程、纳米技术等领域都迫切需要亚微米级甚至纳米级的精密操作技术。精密操作技术最典型的应用在于微小电子器件和光电器件的操作和制造，精密操作技术是当今微纳操作研究领域中最富活力的研究方向，也是元器件小型化、智能化、高集成化等的主流发展方向。纳米器件由于具有潜在的巨大市场和国防价值，使得其设计和制造的方法、途径、工艺等成为众多科学家、政府和大型企业研究和投资的热点。所以大力发展微纳夹持操作技术是大势所趋，是创新科技进步的具体体现。
目前已经在用的微操作夹持器都是单个夹持，效率低。并且大部分微夹持器的行程较小，难以满足实际应用的需求。当前夹持器的研究以结构紧凑和大行程为主要方向。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种双驱动微纳双夹持器，该夹持器的夹持操作行程较大、效率较高、稳定性较好。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种双驱动微纳双夹持器，该夹持器采用双对称结构，包括上下对称布置的两个夹持钳口、左右对称布置的两个压电陶瓷驱动器、一个二级柔性桥式放大机构和左右对称布置的两个一级柔性桥式放大机构；在所述二级柔性桥式放大机构的左右两侧各设有一个输入端，在所述二级柔性桥式放大机构的上下两端各设有一个输出端；两个所述一级柔性桥式放大机构对称地布置在所述二级柔性桥式放大机构的左右两侧，所述一级柔性桥式放大机构与所述二级柔性桥式放大机构互相垂直；所述一级柔性桥式放大机构在靠近所述二级柔性桥式放大机构的一端形成有一个输入端，所述一级柔性桥式放大机构的输入端与所述二级柔性桥式放大机构的输入端形成在一起；在所述一级柔性桥式放大机构的上下两侧各形成有一个输出端；所述一级柔性桥式放大机构的输入端由一个所述压电陶瓷驱动器驱动，所述压电陶瓷驱动器安装在所述一级柔性桥式放大机构的内部；两个所述夹持钳口的内侧钳口板分别设置在所述二级柔性桥式放大机构的两个输出端上，两个所述夹持钳口的外侧钳口板的四个端部各通过一个两级连杆传递机构与两个所述一级柔性桥式放大机构的四个输出端连接；所述两级连杆传递机构的两端各通过一个柔性铰链Ⅰ与所述一级柔性桥式放大机构的输出端和所述夹持钳口的外侧钳口板的一个端部连接，所述两级连杆传递机构包括连杆Ⅰ和连杆Ⅱ，所述连杆Ⅰ和所述连杆Ⅱ通过一个柔性铰链Ⅱ连接。
在两个所述一级柔性桥式放大机构上固接有一支撑架。
在所述压电陶瓷驱动器的输出端上设有球接头，所述压电陶瓷驱动器通过球接头与所述一级柔性桥式放大机构的输入端接触。
本发明具有的优点和积极效果是：通过一级柔性桥式放大机构和二级柔性桥式放大机构将压电陶瓷驱动器的输出位移进行放大，并且采用双压电陶瓷驱动器形成对称驱动，使夹持器具有较大的夹持操作行程；通过结构对称布置形成两个夹持钳口，能够有效提高夹持器的夹持操作效率；通过两个一级柔性桥式放大机构与一个二级柔性桥式放大机构互相垂直布置，并将两个压电陶瓷驱动器设置在两个一级柔性桥式放大机构的内部，使夹持器的结构非常紧凑，操作稳定性好。并且本发明采用双驱动的双对称结构，结构简单、稳定，制造成本低。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的立体图之一；
图3为本发明的立体图之二。
图中：1、预紧螺栓，2、连接螺栓，3、一级柔性桥式放大机构，4、压电陶瓷驱动器，5、连杆Ⅰ，6、球形接头，7、连杆Ⅱ，8、夹持钳口的外侧钳口板，9、夹持钳口的内侧钳口板，10、二级柔性桥式放大机构，11、支撑架。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图3，一种双驱动微纳双夹持器，该夹持器采用双对称结构，包括上下对称布置的两个夹持钳口、左右对称布置的两个压电陶瓷驱动器4、一个二级柔性桥式放大机构10和左右对称布置的两个一级柔性桥式放大机构3。
在所述二级柔性桥式放大机构10的左右两侧各设有一个输入端，在所述二级柔性桥式放大机构10的上下两端各设有一个输出端。
两个所述一级柔性桥式放大机构3对称地布置在所述二级柔性桥式放大机构10的左右两侧，所述一级柔性桥式放大机构3与所述二级柔性桥式放大机构10互相垂直；所述一级柔性桥式放大机构3在靠近所述二级柔性桥式放大机构10的一端形成有一个输入端，所述一级柔性桥式放大机构3的输入端与所述二级柔性桥式放大机构10的输入端形成在一起；在所述一级柔性桥式放大机构3的上下两侧各形成有一个输出端。
所述一级柔性桥式放大机构3的输入端由一个所述压电陶瓷驱动器4驱动，所述压电陶瓷驱动器4安装在所述一级柔性桥式放大机构3的内部。
两个所述夹持钳口的内侧钳口板9分别设置在所述二级柔性桥式放大机构10的两个输出端上，两个所述夹持钳口的外侧钳口板8的四个端部各通过一个两级连杆传递机构与两个所述一级柔性桥式放大机构3的四个输出端连接，所述两级连杆传递机构的两端各通过一个柔性铰链Ⅰ与所述一级柔性桥式放大机构3的输出端和所述夹持钳口的外侧钳口板8的一个端部连接；所述两级连杆传递机构包括连杆Ⅰ5和连杆Ⅱ7，所述连杆Ⅰ5和所述连杆Ⅱ7通过一个柔性铰链Ⅱ连接。
在本实施例中，在两个所述一级柔性桥式放大机构3上固接有一支撑架11，所述一级柔性桥式放大机构3和所述支撑架11采用连接螺栓2相连。所述支撑架11用于安装和支撑该双夹持器，实现双夹持器灵活稳定的操作。在所述压电陶瓷驱动器4的输出端上设有球接头6，所述压电陶瓷驱动器4通过球接头6与所述一级柔性桥式放大机构3的输入端接触。所述压电陶瓷驱动器6设有预紧螺栓1，所述预紧螺栓1连接在所述一级柔性桥式放大机构3上，保证球形接头顶在所述一级柔性桥式放大机构3的输入端上，实现赫兹接触。
本发明的工作原理：
由计算机输出的控制电压信号，驱使两个压电陶瓷驱动器4按照指定的运动轨迹产生伸缩运动，分别驱动两个一级柔性桥式放大机构3和一个二级柔性桥式放大机构10；二级柔性桥式放大机构10带动两个夹持钳口的内侧钳口板9移动；一级柔性桥式放大机构3将压电陶瓷驱动器4的输出位移放大后经过柔性铰链Ⅰ的过渡和缓冲，作用在连杆Ⅰ5上，带动连杆Ⅰ5移动，连杆Ⅰ5带动连杆Ⅱ7移动，连杆Ⅱ7带动夹持钳口的外侧钳口板8移动；夹持钳口的内侧钳口板9和夹持钳口的外侧钳口板8相对运动，实现夹持功能，采用双压电陶瓷驱动的驱动方式，双对称结构的布置形式，使得夹持器具有较大的夹持操作行程和较高的夹持操作稳定性。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种双驱动微纳双夹持器，其特征在于，该夹持器采用双对称结构，包括上下对称布置的两个夹持钳口、左右对称布置的两个压电陶瓷驱动器、一个二级柔性桥式放大机构和左右对称布置的两个一级柔性桥式放大机构；
在所述二级柔性桥式放大机构的左右两侧各设有一个输入端，在所述二级柔性桥式放大机构的上下两端各设有一个输出端；
两个所述一级柔性桥式放大机构对称地布置在所述二级柔性桥式放大机构的左右两侧，所述一级柔性桥式放大机构与所述二级柔性桥式放大机构互相垂直；
所述一级柔性桥式放大机构在靠近所述二级柔性桥式放大机构的一端形成有一个输入端，所述一级柔性桥式放大机构的输入端与所述二级柔性桥式放大机构的输入端形成在一起；在所述一级柔性桥式放大机构的上下两侧各形成有一个输出端；
所述一级柔性桥式放大机构的输入端由一个所述压电陶瓷驱动器驱动，所述压电陶瓷驱动器安装在所述一级柔性桥式放大机构的内部；
两个所述夹持钳口的内侧钳口板分别设置在所述二级柔性桥式放大机构的两个输出端上，两个所述夹持钳口的外侧钳口板的四个端部各通过一个两级连杆传递机构与两个所述一级柔性桥式放大机构的四个输出端连接；所述两级连杆传递机构的两端各通过一个柔性铰链Ⅰ与所述一级柔性桥式放大机构的输出端和所述夹持钳口的外侧钳口板的一个端部连接，所述两级连杆传递机构包括连杆Ⅰ和连杆Ⅱ，所述连杆Ⅰ和所述连杆Ⅱ通过一个柔性铰链Ⅱ连接。
2.根据权利要求1所述的双驱动微纳双夹持器，其特征在于，在两个所述一级柔性桥式放大机构上固接有一支撑架。
3.根据权利要求1所述的双驱动微纳双夹持器，其特征在于，在所述压电陶瓷驱动器的输出端上设有球接头，所述压电陶瓷驱动器通过球接头与所述一级柔性桥式放大机构的输入端接触。
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