CN214238222U - 一种基于柔性腕结构的电磁驱动微夹持器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于柔性腕结构的电磁驱动微夹持器，包括外壳、两个电磁铁、柔性腕、两个夹持片，两个电磁铁相对设置在外壳上，柔性腕包括外框、设于外框内的转动部，外框与外壳固定连接，转动部的一侧安装有配重块，两个夹持片相对设置，每个夹持片的一端安装在转动部的另一侧上，每个夹持片的另一端从两个电磁铁之间穿过且伸出外壳。本实用新型可以消除零件自身重力对力的检测精度的影响，夹持片具有放大功能，能够实现微牛级别微小受力的偏转检测，增加了夹持器的适用性，极大的增加了微装配过程中系列化夹持器的应用；能够使得夹持器调整位姿，避免对目标零件造成变形；夹持片前端可实现大尺寸范围夹持。

Description

一种基于柔性腕结构的电磁驱动微夹持器

技术领域

本实用新型属于微操作设备技术领域，尤其涉及一种基于柔性腕结构的电磁驱动微夹持器。

背景技术

近几十年来，工业装配领域对微操作的需求增加了，这是由于技术进步到微尺度组件装配的本质。微操作是对1到100μm大小的微物体进行定位的研究。由于微观额外的吸引力、观测难度、高精度要求，这些微尺寸零件在不使用微操作工具的情况下进行操作是一个极大的挑战。

为了提高效率和产品的质量，各国正研究使用自动化机器人来支持微操作设备。微夹持器作为微操作的关键，通常被设计来保证尺寸的紧凑性、准确性和可控性，由于这些特性，它被广泛应用，特别是在制造、电子和生物医学领域。

复杂微器件在国防工业、国民经济中得到了越来越广泛的应用。其在促进武器装备小型化、智能化进程，提升民用高科技产品性能方面发挥着重要的作用。并且微装配技术对于降低制造成本、实现复杂三维微细结构等方面有着重要意义。目前我国在微装配领域的研究比较少，并且许多已经研制成功的或者在研的项目在装配的精度和多种复杂微器件的适用性上还达不到国外先进的水平。

美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore NationalLaboratory，LLNL)研制的低温靶装配机器人系统，该系统由6台微操作机械手、多视角显微视觉和光标测量机构成的在线检测系统以及4种不同类型的微夹持器组成。微操作手主要技术指标为：毫米级运动范围，1cm³操作空间，100nm精度。多机械手操作台集成后的操作空间为几十厘米，操作精度为微米量级。显微视觉系统的主要技术指标为：毫米级视场范围；100nm分辨率。光标测量机主要技术指标为：测量范围为(X-Y-Z)610mm×610mm×200mm，测量系统的尺寸为(长/宽/高)140cm×123cm×155cm，XYZ轴光栅尺分辨率为0.5μm。

哈尔滨工业大学研制的微型靶关键器件研究系统，该系统以激光惯性约束核聚变微型靶装配为研究对象，在分析靶装配工艺的基础上，建立微型靶装配实验系统，重点研究被装配靶器件的夹持、显微视觉定位和装配力控制等关键技术。并且根据靶零部件的形状和尺寸特点和装配需求，选择真空吸附式靶器件夹持工具实现靶的装配。研制针对不同靶部件夹持器和具有力反馈的真空吸附系统。在装配过程中，将装配力的检测提高到了mN级别。

现有微夹持器的尺寸较大，很难做到集成传感器来检测外部受力；且容易受零件自身重力的影响，导致后续力的检测精度低。

实用新型内容

针对现有技术不足，本实用新型的目的在于提供一种基于柔性腕结构的电磁驱动微夹持器。

为了实现上述目的，本实用新型一实施例提供的技术方案如下：

一种基于柔性腕结构的电磁驱动微夹持器，包括外壳、两个电磁铁、柔性腕、两个夹持片，两个所述电磁铁相对设置在所述外壳上，所述柔性腕包括外框、设于所述外框内的转动部，所述外框与所述外壳固定连接，所述转动部上安装有配重块，两个所述夹持片相对设置，每个所述夹持片的一端安装在所述转动部上，每个所述夹持片的另一端从两个所述电磁铁之间穿过且伸出所述外壳。

作为本实用新型的进一步改进，所述转动部包括外环和内环，所述外环可转动地连接在所述外框内，所述内环可转动地连接在所述外环内。

作为本实用新型的进一步改进，所述外环与所述外框之间连接有第一销钉，所述内环与所述外环之间连接有第二销钉。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一销钉竖直设置，所述第二销钉水平设置。

作为本实用新型的进一步改进，所述配重块上设置有至少一个配重孔。

作为本实用新型的进一步改进，所述配重孔呈圆形。

作为本实用新型的进一步改进，所述外壳上设置有限位口，所述夹持片的另一端穿过所述限位口。

作为本实用新型的进一步改进，所述限位口呈矩形。

作为本实用新型的进一步改进，还设置有后盖，所述后盖与所述外框固定连接。

本实用新型的有益效果是：

(1)在进行微装配时，可以消除零件自身重力对力的检测精度的影响，夹持片具有放大功能，能够实现微牛级别微小受力的偏转检测，增加了夹持器的适用性，极大的增加了微装配过程中系列化夹持器的应用。

(2)能够实现在微小装配空间中完成微力传感器的布置，极大的提高了微装配成功率和效率。

(3)在装配过程中，夹持片安装在柔性腕的内环上，能够实现转动，使得夹持器调整位姿，避免对目标零件造成变形，实现装配的快速化和准确性，确保目标零件的装配质量。

(4)夹持片前端可实现大尺寸范围夹持，并且装配时，可提供较大的轴向力，对于大尺寸零件夹持时，亦可实现微牛级别的力检测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的优选实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的优选实施例的外壳上设置两个电磁铁的结构示意图；

图3为本实用新型的优选实施例的柔性腕、配重块和夹持片的安装结构示意图；

图4为本实用新型的优选实施例的柔性腕的结构示意图；

图中：10、外壳，12、电磁铁，14、柔性腕，16、夹持片，18、外框，20、转动部，22、配重块，24、外环，26、内环，28、第一销钉，30、第二销钉，32、配重孔，33、安装孔，34、限位口，36、后盖。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种基于柔性腕结构的电磁驱动微夹持器，包括外壳10、两个电磁铁12、柔性腕14、两个夹持片16，两个电磁铁12相对设置在外壳10上，柔性腕14包括外框18、设于外框18内的转动部20，外框18与外壳10固定连接，转动部20上安装有配重块22，用来平衡夹持片16和夹持零件的重量，使柔性腕14的转动部20始终保持平衡的状态，转动部20能够转动，便于调整位姿，便于装配，两个夹持片16相对设置，每个夹持片16的一端安装在转动部20上，每个夹持片16的另一端从两个电磁铁12之间穿过且伸出外壳10。

本实用新型优选转动部20包括外环24和内环26，外环24可转动地连接在外框18内，内环26可转动地连接在外环24内，此时，配重块22、夹持片16的一端均安装在内环26上。

为了便于外环24和内环26的转动，本实用新型优选外环24与外框18之间连接有第一销钉28，内环26与外环24之间连接有第二销钉30。

具体地，第一销钉28竖直设置，外环24能够绕竖直方向转动，第二销钉30水平设置，内环26能够绕水平方向转动。

本实用新型优选配重块22上设置有至少一个配重孔32，当更换夹持零件后由于零件的重量发生改变，可以在配重孔32中添加或者减少相应的重量，使装配过程相对简单并且增加了夹持器的适用性，降低成本。

为了便于在配重孔32内添加或减少重量，本实用新型优选配重孔32呈圆形。

本实用新型优选内环26内设置有安装孔33，配重块22连接在安装孔33的中间部位，每个夹持片16的一端连接在安装孔33的侧壁上。进一步优选配重块22、夹持片16粘连在安装孔33处。

进一步优选夹持片16采用铁材质，便于电磁铁12的吸住或释放。

本实用新型优选外壳10上设置有限位口34，夹持片16的另一端穿过限位口34。

为了便于夹持片16的穿过，本实用新型优选限位口34呈矩形。

本实用新型还设置有后盖36，后盖36与外框18固定连接。

本实用新型在使用时，在进行夹持任务时，安装在外壳10上的两个电磁铁14通电，通过磁力的作用分别吸附两个夹持片16，使夹持片16的前端张开一定角度，此时，柔性腕14是不工作的，当夹持片的前端到达零件的相应位置，电磁铁12去磁，夹持片16恢复形变，完成对零件的夹持，此时由于电磁铁12对夹持片16没有作用力所以柔性腕14是可以精准的捕捉到夹持片16的任何偏转。两个夹持片16夹持零件进行装配过程中，由于夹持片16的前端与零件的相互接触，产生力的相互作用，带动夹持片16发生偏转，而夹持片16是安装在柔性腕14的内环26上的，夹持片16的微小偏转都会带动柔性腕14的内环26和外环24发生相同方向的偏转。并且，由于夹持片16相当于杠杆放大机构，在零件相互接触处发生的微小偏转，通过夹持片16可以将其放大，有利于柔性腕14对偏转的捕捉，从而调整夹持器的位姿完成装配。当目标零件已装配完成，电磁铁12再次通电，吸附夹持片16，松开零件，夹持器恢复原位完成零件的装配。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种基于柔性腕结构的电磁驱动微夹持器，其特征在于，包括外壳、两个电磁铁、柔性腕、两个夹持片，两个所述电磁铁相对设置在所述外壳上，所述柔性腕包括外框、设于所述外框内的转动部，所述外框与所述外壳固定连接，所述转动部上安装有配重块，两个所述夹持片相对设置，每个所述夹持片的一端安装在所述转动部上，每个所述夹持片的另一端从两个所述电磁铁之间穿过且伸出所述外壳。

2.根据权利要求1所述的一种基于柔性腕结构的电磁驱动微夹持器，其特征在于，所述转动部包括外环和内环，所述外环可转动地连接在所述外框内，所述内环可转动地连接在所述外环内。

3.根据权利要求2所述的一种基于柔性腕结构的电磁驱动微夹持器，其特征在于，所述外环与所述外框之间连接有第一销钉，所述内环与所述外环之间连接有第二销钉。

4.根据权利要求3所述的一种基于柔性腕结构的电磁驱动微夹持器，其特征在于，所述第一销钉竖直设置，所述第二销钉水平设置。

5.根据权利要求1所述的一种基于柔性腕结构的电磁驱动微夹持器，其特征在于，所述配重块上设置有至少一个配重孔。

6.根据权利要求5所述的一种基于柔性腕结构的电磁驱动微夹持器，其特征在于，所述配重孔呈圆形。

7.根据权利要求1所述的一种基于柔性腕结构的电磁驱动微夹持器，其特征在于，所述外壳上设置有限位口，所述夹持片的另一端穿过所述限位口。

8.根据权利要求7所述的一种基于柔性腕结构的电磁驱动微夹持器，其特征在于，所述限位口呈矩形。

9.根据权利要求1所述的一种基于柔性腕结构的电磁驱动微夹持器，其特征在于，还设置有后盖，所述后盖与所述外框固定连接。

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