CN113319759B - 一种磁致伸缩弹片式微夹持装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于微型驱动器械技术领域，具体涉及一种磁致伸缩弹片式微夹持装置，包括夹持机构和保护壳，其中，夹持机构包括有第一接电座、线圈骨架、励磁线圈以及夹持组件，第一接电座与保护壳滑动连接，第一接电座设置有磁铁，励磁线圈缠绕于线圈骨架，夹持组件包括有安装座、弹性夹持薄片和Galfenol合金薄片，Galfenol合金薄片粘接于弹性夹持薄片；保护壳上端开设有开口，保护壳设置有配电座，配电座电性连接有铁质电磁吸盘，保护壳内部设置有第二接电座，第二接电座设有接电插孔，第一接电座设有与接电插销；本发明解决了现有微动夹钳的夹持薄片外置，夹持薄片容易因为碰撞而导致变形的缺陷。
Description
技术领域
本发明属于微型驱动器械技术领域，具体涉及一种磁致伸缩弹片式微夹持装置。
背景技术
磁性材料在磁场作用下，随着磁场的改变，其尺寸大小在磁场方向上伸长，磁场消失以后，又恢复原来的尺寸大小，这种特性被称为磁致伸缩效应，具有磁致伸缩特性的材料被称为磁致伸缩材料。
Galfenol材料是一种新型的磁致伸缩材料，具有大应变、高精度、输出力大、响应快速及可靠性高等优势，并且具有优良的机械性能，是构造精密驱动器的理想材料，目前的微动夹钳多采用Galfenol材料进行制作，
微动夹钳是微执行器的一种，可应用于厚度极小(0-230μm)的电子贴片元件的夹持，然而现有的微动夹钳普遍是直接将夹持薄片外置，由于夹持薄片是外置的，因此夹持薄片容易因为碰撞而导致变形。
发明内容
本发明的目的是：旨在提供一种磁致伸缩弹片式微夹持装置，以解决现有微动夹钳的夹持薄片是外置的，夹持薄片容易因为碰撞而导致变形的问题。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种磁致伸缩弹片式微夹持装置，包括夹持机构和保护壳，其中，
所述夹持机构包括有第一接电座、线圈骨架、励磁线圈以及夹持组件，所述第一接电座套设于所述保护壳内部且与所述保护壳滑动连接，所述第一接电座与所述励磁线圈电性连接，所述第一接电座内置通电延时器，所述第一接电座底部固定设置有磁铁，所述线圈骨架固定设置于所述第一接电座上侧，所述励磁线圈缠绕于所述线圈骨架中，所述夹持组件包括有安装座、弹性夹持薄片和Galfenol合金薄片，所述安装座固定设置于所述第一接电座中部且位于所述线圈骨架内部，所述弹性夹持薄片数量为两个且分别固定设置于所述安装座相对两侧，所述Galfenol合金薄片数量为两个且分别粘接固定于两个所述弹性夹持薄片相远离一侧；
所述保护壳上端开设有与所述线圈骨架相匹配的开口，所述保护壳底部设置有配电座，所述配电座设有接电开关，所述配电座电性连接有与所述磁铁位置相对应的铁质电磁吸盘，所述铁质电磁吸盘通电后表面的磁极与所述磁铁表面的磁极相同，所述保护壳内部固定设置有第二接电座，所述第二接电座位于所述第一接电座上侧，所述第二接电座与所述配电座之间电性连接，所述第二接电座底部对称设有接电插孔，所述第一接电座上侧对称设有与所述接电插孔相匹配的接电插销。
在装置未使用的初始状态下，磁铁与铁质电磁吸盘相吸合，第一接电座远离第二接电座且处于保护壳底部，此时，线圈骨架、励磁线圈、夹持组件收入保护壳内部，从而避免夹持组件受到碰撞而损坏；在使用时，铁质电磁吸盘通电生磁，由于铁质电磁吸盘通电后表面的磁极与磁铁表面的磁极相同，因此，根据同极相斥的原理，能够推动第一接电座相对于保护壳往第二接电座滑动，带动线圈骨架、励磁线圈以及夹持组件跟随第一接电座运动，使夹持组件逐渐从保护壳伸出，夹持完成断电后，装置自动恢复至初始位置，重新使线圈骨架、励磁线圈、夹持组件收入保护壳内部。
两个所述弹性夹持薄片均倾斜设置且相互对称，且两个所述弹性夹持薄片远离所述安装座一端相互聚集靠拢。
使两个弹性夹持薄片能够更好的夹持电子贴片元件。
所述弹性夹持薄片采用铍青铜材质制成。
铍青铜具有很高的硬度、弹性极限、疲劳极限和耐磨性，还具有良好的耐蚀性、导热性和导电性，受冲击时不产生火花，广泛用作重要的弹性元件。
所述第一接电座侧面还对称开设有限位开口，所述保护壳内部对称固定设置有与所述限位开口相匹配的限位条。
通过限位开口与限位条之间的限位配合，使第一接电座只能在保护壳内部滑动而不会相对转动。
所述安装座、弹性夹持薄片和Galfenol合金薄片之间采用粘接的方式进行固定。
使安装座、弹性夹持薄片和Galfenol合金薄片之间的固定方式简单且稳固，加工和装配比较方便。
所述保护壳外侧套设有绝缘棉垫。
在使用过程中，人们通过握在绝缘棉垫上，一方面能够绝缘，提高使用的安全性，另一方面，能够使人们在握持时感到舒适。
所述保护壳顶部还设有吹扫机构，所述吹扫机构包括有环形活塞腔、环形活塞板、连接组件以及风管，所述环形活塞腔设置于所述保护壳的上端，所述环形活塞板与所述环形活塞腔滑动连接，所述环形活塞板与所述线圈骨架通过连接组件固定连接，所述风管与所述环形活塞腔相连通，且所述风管端部向着所述保护壳中部正上方延伸。
在第一接电座相对于保护壳往第二接电座滑动时，线圈骨架同步运动，通过连接组件的传动，推动环形活塞板在环形活塞腔中运动，将环形活塞腔内部的空气挤出，通过风管向着保护壳中部正上方吹出形成风，从而吹扫电子贴片元件表面的附着的灰尘。
所述连接组件包括有推板和连杆，所述推板与所述线圈骨架固定连接，所述连杆两端分别与所述环形活塞板和所述推板固定连接。
在线圈骨架运动时，推板同步运动，通过连杆的传动，从而能够推动环形活塞板在环形活塞腔中运动，将环形活塞腔内部的空气挤出。
所述风管数量为两个且对称设置，两个所述风管分别位于两个所述弹性夹持薄片相远离一侧。
将风管设置为两个且分别位于两个弹性夹持薄片相远离一侧，能够使两个风管分别将电子贴片元件的两面进行吹扫，去除附着的灰尘。
本装置未使用的初始状态下，铁质电磁吸盘不具有磁性，磁铁与铁质电磁吸盘相吸合，使第一接电座远离第二接电座且处于保护壳底部，此时，线圈骨架、励磁线圈、夹持组件收入保护壳内部，从而避免夹持组件受到碰撞而损坏；使用时，铁质电磁吸盘通电生磁，由于铁质电磁吸盘通电后表面的磁极与磁铁表面的磁极相同，能够推动第一接电座相对于保护壳往第二接电座滑动，从而带动线圈骨架、励磁线圈以及夹持组件跟随第一接电座运动，使夹持组件逐渐从保护壳伸出，直至第一接电座的接电插销插入第二接电座的接电插孔后，夹持组件伸出至最大长度，第一接电座通电，由于通电延时器，因此，第一接电座通电后会经过短暂的延时再使励磁线圈通电，在延时过程中，将夹持组件对准待夹持的电子贴片元件，然后，励磁线圈通电生磁，因此Galfenol合金薄片在磁场方向细微伸长时，能够使各个弹性夹持薄片向着Galfenol合金薄片的一侧向外凸起，从而使各个弹性夹持薄片端部相互运动靠拢，进而将电子贴片元件进行夹持。
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
图1为本发明实施例在夹持机构初始状态的平面结构示意图；
图2为本发明实施例在夹持机构初始状态的立体装配结构示意图；
图3为本发明实施例在夹持机构伸出状态的平面结构示意图；
图4为本发明实施例在夹持机构伸出状态的立体装配结构示意图；
图5为本发明实施例的保护壳内部剖面结构示意图；
图6为本发明实施例夹持机构和吹扫机构的剖面结构示意图；
图7为本发明实施例夹持机构夹持电子贴片元件的示意图；
主要元件符号说明如下：
第一接电座11、磁铁111、接电插销112、限位开口113、线圈骨架12、励磁线圈13、夹持组件14、安装座141、弹性夹持薄片142、Galfenol合金薄片143、保护壳2、配电座21、接电开关211、铁质电磁吸盘212、第二接电座22、接电插孔221、限位条23、绝缘棉垫24、环形活塞腔31、环形活塞板32、连接组件33、推板331、连杆332、风管34。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
如图1-图6所示，本发明的一种磁致伸缩弹片式微夹持装置，包括夹持机构和保护壳2，其中，
夹持机构包括有第一接电座11、线圈骨架12、励磁线圈13以及夹持组件14，第一接电座11套设于保护壳2内部且与保护壳2滑动连接，第一接电座11与励磁线圈13电性连接，第一接电座11内置通电延时器，第一接电座11底部固定设置有磁铁111，线圈骨架12固定设置于第一接电座11上侧，励磁线圈13缠绕于线圈骨架12中，夹持组件14包括有安装座141、弹性夹持薄片142和Galfenol合金薄片143，安装座141固定设置于第一接电座11中部且位于线圈骨架12内部，弹性夹持薄片142数量为两个且分别固定设置于安装座141相对两侧，Galfenol合金薄片143数量为两个且分别粘接固定于两个弹性夹持薄片142相远离一侧；
保护壳2上端开设有与线圈骨架12相匹配的开口，保护壳2底部设置有配电座21，配电座21设有接电开关211，配电座21电性连接有与磁铁111位置相对应的铁质电磁吸盘212，铁质电磁吸盘212通电后表面的磁极与磁铁111表面的磁极相同，保护壳2内部固定设置有第二接电座22，第二接电座22位于第一接电座11上侧，第二接电座22与配电座21之间电性连接，第二接电座22底部对称设有接电插孔221，第一接电座11上侧对称设有与接电插孔221相匹配的接电插销112。
线圈骨架12用于缠绕励磁线圈13；弹性夹持薄片142能够弯曲且具有弹性，因此弹性夹持薄片142在弯曲后能够回弹恢复初始状态；Galfenol合金薄片143具有磁致伸缩特性，能够在磁场中沿磁场方向细微伸长；保护壳2用于对第一接电座11、线圈骨架12、励磁线圈13以及夹持组件14进行防护，配电座21用于外接电源，同时接电开关211能够控制电路通断；
在装置未使用的初始状态下，如图1和图2所示，配电座21不外接电源，且接电开关211断开电路，铁质电磁吸盘212不具有磁性，在磁性作用下，磁铁111与铁质电磁吸盘212相吸合，使第一接电座11远离第二接电座22且处于保护壳2底部，此时，线圈骨架12、励磁线圈13、夹持组件14收入保护壳2内部，从而避免夹持组件14受到碰撞而损坏；
使用时，配电座21外接电源，且接电开关211接通电路，由于配电座21与铁质电磁吸盘212电性连接，因此铁质电磁吸盘212通电生磁，并且由于铁质电磁吸盘212通电后表面的磁极与磁铁111的磁极相同，因此，根据同极相斥的原理，能够推动第一接电座11相对于保护壳2往第二接电座22滑动，从而带动线圈骨架12、励磁线圈13以及夹持组件14跟随第一接电座11运动，使夹持组件14逐渐从保护壳2伸出，直至第一接电座11的接电插销112插入第二接电座22的接电插孔221后，夹持组件14伸出至最大长度，如图3和图4所示，由于配电座21与第二接电座22电性连接，因此，第一接电座11的接电插销112插入第二接电座22的接电插孔221后，第一接电座11通电，同时第一接电座11与励磁线圈13电性连接，由于第一接电座11内置的通电延时器，因此，第一接电座11通电后会经过短暂的1-2S延时再使励磁线圈13通电，在此延时过程中，人们即可将夹持组件14对准待夹持的电子贴片元件，然后，励磁线圈13通电生磁，根据安培定则能够得知，线圈骨架12内部的磁场方向为励磁线圈13的轴向方向，因此Galfenol合金薄片143在磁场方向细微伸长时，能够使各个弹性夹持薄片142向着Galfenol合金薄片143的一侧向外凸起，如图7所示，从而使各个弹性夹持薄片142端部相互运动靠拢，进而将电子贴片元件进行夹持；
夹持后，接电开关211断开电路，此时铁质电磁吸盘212断电消磁，在磁性作用下，磁铁111与铁质电磁吸盘212相吸合，从而使装置自动恢复至初始位置，使第一接电座11远离第二接电座22且处于保护壳2底部，线圈骨架12、励磁线圈13、夹持组件14收入保护壳2内部，从而避免夹持组件14受到碰撞而损坏。
如图1和图6所示，两个弹性夹持薄片142均倾斜设置且相互对称，且两个弹性夹持薄片142远离安装座141一端相互聚集靠拢，弹性夹持薄片142采用铍青铜材质制成。
使两个弹性夹持薄片142远离安装座141一端相互聚集靠拢，能够更好的夹持电子贴片元件，采用铍青铜材质制作夹持薄片，能够使弹性夹持薄片142具有很高的硬度、弹性极限、疲劳极限和耐磨性，还具有良好的耐蚀性、导热性和导电性，受冲击时不产生火花。
如图5和图6所示，第一接电座11侧面还对称开设有限位开口113，保护壳2内部对称固定设置有与限位开口113相匹配的限位条23。
通过限位开口113与限位条23之间的限位配合，使第一接电座11只能在保护壳2内部滑动而不会相对转动。
安装座141、弹性夹持薄片142和Galfenol合金薄片143之间采用粘接的方式进行固定。
使安装座141、弹性夹持薄片142和Galfenol合金薄片143之间的固定方式简单且稳固，加工和装配比较方便。
如图1、图2、图4和图5所示，保护壳2外侧套设有绝缘棉垫24。
在使用过程中，人们通过握在绝缘棉垫24上，一方面能够绝缘，提高使用的安全性，另一方面，能够使人们在握持时感到舒适。
如图1、图5和图6所示，保护壳2顶部还设有吹扫机构，吹扫机构包括有环形活塞腔31、环形活塞板32、连接组件33以及风管34，环形活塞腔31设置于保护壳2的上端，环形活塞板32与环形活塞腔31滑动连接，连接组件33包括有推板331和连杆332，推板331与线圈骨架12固定连接，连杆332两端分别与环形活塞板32和推板331固定连接，风管34与环形活塞腔31相连通，且风管34端部向着保护壳2中部正上方延伸，风管34数量为两个且对称设置，两个风管34分别位于两个弹性夹持薄片142相远离一侧。
在使用装置时，配电座21的接电开关211接通电源，由于铁质电磁吸盘212通电后表面的磁极与磁铁111的磁极相同，因此，根据同极相斥的原理，能够推动第一接电座11相对于保护壳2往第二接电座22滑动时，线圈骨架12跟随第一接电座11运动，此时，推板331同步运动，通过连杆332的传动，从而能够推动环形活塞板32在环形活塞腔31中运动，将环形活塞腔31内部的空气挤出，通过风管34向着保护壳2中部正上方吹出形成风，并且将风管34设置为两个且分别位于两个弹性夹持薄片142相远离一侧，能够使两个风管34分别将电子贴片元件的两面进行吹扫，去除附着的灰尘，实现在夹持电子贴片元件前，能够先对电子贴片元件进行表面的灰尘吹扫的功能；
完成夹持电子贴片元件后，配电座21的接电开关211断开电源，此时铁质电磁吸盘212断电消磁，磁铁111会在磁性作用下向铁质电磁吸盘212运动，带动第一接电座11相对于保护壳2脱离第二接电座22滑动，此时，第一接电座11断电，夹持组件14恢复至初始状态，同时，能够推动环形活塞板32在环形活塞腔31中运动，从而将空气抽入环形活塞腔31，直至磁铁111与铁质电磁吸盘212相吸合，恢复至初始状态。
上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (6)
1.一种磁致伸缩弹片式微夹持装置，其特征在于：包括夹持机构和保护壳，其中，
所述夹持机构包括有第一接电座、线圈骨架、励磁线圈以及夹持组件，所述第一接电座套设于所述保护壳内部且与所述保护壳滑动连接，所述第一接电座与所述励磁线圈电性连接，所述第一接电座内置通电延时器，所述第一接电座底部固定设置有磁铁，所述线圈骨架固定设置于所述第一接电座上侧，所述励磁线圈缠绕于所述线圈骨架中，所述夹持组件包括有安装座、弹性夹持薄片和Galfenol合金薄片，所述安装座固定设置于所述第一接电座中部且位于所述线圈骨架内部，所述弹性夹持薄片数量为两个且分别固定设置于所述安装座相对两侧，所述Galfenol合金薄片数量为两个且分别粘接固定于两个所述弹性夹持薄片相远离一侧；
所述保护壳上端开设有与所述线圈骨架相匹配的开口，所述保护壳底部设置有配电座，所述配电座设有接电开关，所述配电座电性连接有与所述磁铁位置相对应的铁质电磁吸盘，所述铁质电磁吸盘通电后表面的磁极与所述磁铁表面的磁极相同，所述保护壳内部固定设置有第二接电座，所述第二接电座位于所述第一接电座上侧，所述第二接电座与所述配电座之间电性连接，所述第二接电座底部对称设有接电插孔，所述第一接电座上侧对称设有与所述接电插孔相匹配的接电插销；
所述保护壳顶部还设有吹扫机构，所述吹扫机构包括有环形活塞腔、环形活塞板、连接组件以及风管，所述环形活塞腔设置于所述保护壳的上端，所述环形活塞板与所述环形活塞腔滑动连接，所述环形活塞板与所述线圈骨架通过连接组件固定连接，所述风管与所述环形活塞腔相连通，且所述风管端部向着所述保护壳中部正上方延伸；
所述连接组件包括有推板和连杆，所述推板与所述线圈骨架固定连接，所述连杆两端分别与所述环形活塞板和所述推板固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种磁致伸缩弹片式微夹持装置，其特征在于：两个所述弹性夹持薄片均倾斜设置且相互对称，且两个所述弹性夹持薄片远离所述安装座一端相互聚集靠拢。
3.根据权利要求2所述的一种磁致伸缩弹片式微夹持装置，其特征在于：所述弹性夹持薄片采用铍青铜材质制成。
4.根据权利要求1所述的一种磁致伸缩弹片式微夹持装置，其特征在于：所述第一接电座侧面还对称开设有限位开口，所述保护壳内部对称固定设置有与所述限位开口相匹配的限位条。
5.根据权利要求1所述的一种磁致伸缩弹片式微夹持装置，其特征在于：所述保护壳外侧套设有绝缘棉垫。
6.根据权利要求1所述的一种磁致伸缩弹片式微夹持装置，其特征在于：所述风管数量为两个且对称设置，两个所述风管分别位于两个所述弹性夹持薄片相远离一侧。
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