CN215201532U - 一种手持式指尖可平动柔性微夹钳 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种手持式指尖可平动柔性微夹钳，包括：盒体，所述盒体包括上盖和底盒；柔性微夹钳，所述柔性微夹钳固定在所述底盒上；螺旋测微头，所述螺旋测微头固定在所述底盒上；所述螺旋测微头与所述柔性微夹钳直接接触。解决了现有技术中大部分微夹持器只能固定在工作台上，操作繁琐，且仅能实现平面微夹持功能，夹持范围小；在夹持过程中夹钳指尖会发生转动，夹持精度不高，难以适应不规则物体与不同尺寸的微小物体夹持操作，本实用新型所提供的柔性微夹钳采用二级放大输出，有着大行程、无摩擦、振动小等优点，可以完成对不同尺寸大小微物体的微夹持操作，而且本柔性夹钳为手持式，具有体积小、操作简单、便捷、灵活性更好等优点。

Description

一种手持式指尖可平动柔性微夹钳

技术领域

本实用新型涉及精密工程和微物体夹持技术领域，尤其涉及一种手持式指尖可平动柔性微夹钳。

背景技术

随着微机电系统的迅猛发展，对微操作技术及设备提出了更新、更高的要求，需要提出新的设计思路来满足其需求。目前国内外学者主要专注于平面微夹持器的结构设计和理论建模研究，大部分微夹持器只能固定在工作台上，操作繁琐，且仅能实现平面微夹持功能，夹持范围小；在夹持过程中夹钳指尖会发生转动，夹持的精度不高，难以适应不规则物体与不同尺寸的微小物体的夹持操作。因此，深入研究高性能的微夹钳，对于微机电系统的飞速发展具有重要的意义。微夹持不同于常规夹持，其主要的夹持对象为微小、易变形的物体。例如在微机电系统的微装配中，微夹持器需要将微型零件组装成微型构件。这就要求控制微夹持器进行快速且高精度的抓取和稳定的夹持，为实现这些操作需要特殊的致动器。常用的有电热致动器，静电致动器，压电致动器，电磁致动器和形状记忆合金致动器，但这些致动器大多成本高、体积大、操作繁琐。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种手持式指尖可平动柔性微夹钳，旨在解决现有技术中的微夹持器夹持的精度不高，难以适应不规则物体与不同尺寸的微小物体的夹持操作，以及致动器大多成本高、体积大、操作繁琐的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的手持式指尖平动柔性微夹钳，包括：盒体，所述盒体包括上盖和底盒；柔性微夹钳，所述柔性微夹钳固定在所述底盒上；螺旋测微头，所述螺旋测微头固定在所述底盒上；所述螺旋测微头与所述柔性微夹钳直接接触。

优选地，所述柔性微夹钳为对称结构，所述柔性微夹钳包括：平行梁机构，所述平行梁机构与所述微夹钳末端连接；Scott-Russell放大机构，所述Scott-Russell放大机构与所述柔性微夹钳连接；杠杆放大机构，所述杠杆放大机构与所述柔性微夹钳连接。

优选地，所述Scott-Russell放大机构与所述柔性微夹钳连接包括：所述Scott-Russell放大机构的输入端与所述柔性微夹钳的输入端相连；所述Scott-Russell放大机构的固定端与所述柔性微夹钳的固定端相连。

优选地，所述杠杆放大机构与所述微夹钳连接包括：所述杠杆放大机构的固定端与所述柔性微夹钳的固定端相连；所述杠杆放大机构的输出端与所述柔性微夹钳的夹持末端相连。

优选地，所述Scott-Russell放大机构的输出端与所述杠杆放大机构的输入端相连。

优选地，所述螺旋测微头的输出端与所述柔性微夹钳的输入端直接接触。

优选地，所述柔性微夹钳通过螺钉穿过所述柔性微夹钳上的螺纹通孔Ι与所述底盒上的螺纹通孔ΙΙ配合，固定在所述底盒上。

优选地，所述螺钉与所述柔性微夹钳上的螺纹通孔Ι以及所述底盒上的螺纹通孔ΙΙ之间设置有垫片。

优选地，所述底盒包括：导向槽，所述导向槽设置在所述底盒的上部；所述导向槽的出口处设有一个圆形通孔。

优选地，所述螺旋测微头的输出端穿过所述圆形通孔固定在所述导向槽内。

本实用新型的技术方案提供了一种手持式指尖可平动柔性微夹钳，包括：盒体，所述盒体包括上盖和底盒；柔性微夹钳，所述柔性微夹钳固定在所述底盒上；螺旋测微头，所述螺旋测微头固定在所述底盒上；所述螺旋测微头与所述柔性微夹钳直接接触。柔性微夹钳采用上下对称的设计，具有结构紧凑、受力均匀、输出可靠等优点；本实用新型通过使用螺旋测微头输入力和位移，操作简便、可控性强，且有效地降低了成本；采用杠杆放大机构具有结构简单、加工方便、易于装配、工作性能可靠等优点；采用的Scott-Russell机构具有结构简单，充分利用了平面空间，能够输出线性位移等优点；采用Scott-Russell机构和杠杆机构构成的二级放大机构，可以有效地提高放大倍数，同时保留了可靠的输出精度；夹持末端与平行梁机构连接，夹持过程中夹持末端始终保持平动，不仅能完成对不同尺寸大小微物体的微夹持操作，还能避免在微夹持操作过程中对微小物体造成损伤或脱落。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型一种手持式指尖可平动柔性微夹钳一实施例的结构示意图；

图2为图1中柔性微夹钳结构示意图；

图3为Scott-Russell放大机构的运动链图；

图4为本实用新型一种手持式指尖可平动柔性微夹钳的上盖和底座的结构示意图；

图5为本实用新型一种手持式指尖可平动柔性微夹钳与传统夹钳末端运动变化的对比图；

图6为本实用新型一种手持式指尖可平动柔性微夹钳运动仿真图；

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种手持式指尖可平动柔性微夹钳。

参照图1-4，在本实用新型一实施例中，该手持式指尖可平动柔性微夹钳包括：盒体，所述盒体包括上盖1和底盒4；柔性微夹钳5，所述柔性微夹钳5固定在所述底盒4上；螺旋测微头7，所述螺旋测微头7固定在所述底盒4上；所述螺旋测微头7与所述柔性微夹钳5直接接触。

具体而言，在本实施例中，上盖1加工设有沉头孔24；在底盒2上开设有螺纹孔22，矩形通孔23，螺纹通孔ΙΙ25；所述柔性微夹钳包括螺纹通孔Ι12，首先，将螺旋测微头7左端(带螺纹)穿过底盒4上的圆形通孔27，与内六角螺母8配合，固定在底盒4上；然后由内六角圆柱头螺钉3穿过柔性微夹钳5上的螺纹通孔Ι11、垫片6，与底盒4上的螺纹通孔ΙΙ25配合，将柔性微夹钳5固定在底盒4上，所述柔性微夹钳的夹持末端12从底盒4的矩形通孔23中穿出，螺旋测微头7左端测微螺杆与柔性微夹钳5的输入端19直接接触，最后，由内六角沉头螺钉2穿过上盖1中的沉头孔24，与底盒4上的螺纹孔22配合，将上盖1与底盒4合紧。

所述柔性微夹钳5为对称结构，所述柔性微夹钳5包括：平行梁机构9，所述平行梁机构9与所述微夹钳末端12连接；Scott-Russell放大机构16，所述Scott-Russell放大机构16与所述柔性微夹钳5连接；杠杆放大机构13，所述杠杆放大机构13与所述柔性微夹钳5连接。

具体而言，所述柔性微夹钳5为对称结构，可通过板材线切割一体成型，在本实施例中，材料选择具有良好机械性能、易于加工、质量小等优点的铝合金7075-T6 SN材料。螺旋测微头7产生的输入位移，直接作用在柔性微夹钳输入端19，经Scott-Russell(斯科特－罗氏)放大机构16放大；其中，参照图3，图3是Scott-Russell(斯科特-罗氏)放大机构16的运动链图，在铰链A的出处输入位移为Δx，沿x轴移动；在铰链B的输出位移是Δy，沿y轴移动，其中，

∠OAB＝θ，则Scott-Russell机构理论上的放大倍数

再经杠杆放大机构12放大，形成二级放大，最终将力和位移传递给夹钳末端12，由于平行梁机构9中两个细梁的运动和受力相同，故产生力和变形也相同，故夹持末端12在运动过程中始终与柔性微夹钳5的中心线保持平行，从而使柔性微夹钳5实现平稳的夹持操作。

所述Scott-Russell放大机构14与所述柔性微夹钳5连接包括：所述Scott-Russell放大机构的输入端18与所述柔性微夹钳的输入端19相连；所述Scott-Russell放大机构的固定端17与所述柔性微夹钳的固定端10相连。

所述杠杆放大机构13与所述柔性微夹钳5连接包括：所述杠杆放大机构的固定端20与所述柔性微夹钳的固定端10相连；所述杠杆放大机构13的输出端与所述柔性微夹钳的夹持末端12相连。

所述Scott-Russell放大机构的输出端15与所述杠杆放大机构的输入端21相连。

所述螺旋测微头7的输出端与所述柔性微夹钳的输入端19直接接触。

具体而言，在本实施例中，螺旋测微头7产生输出力和位移，作用与柔性微夹钳的输入端19，由输入端19将输入的力和位移传递给Scott-Russell放大机构的输入端18，Scott-Russell放大机构16对输入的力和位移进行放大，然后由输出端15传递给杠杆放大机构的输入端21，再经杠杆放大机构13放大，最终形成二级放大，将测微螺杆输入的力和位移传递给夹持末端12。同时，本实用新型采用螺旋测微头7作为致动器，不仅降低了生产成本，而且其输入位移可读、操作简便。

所述柔性微夹钳6通过螺钉3穿过所述柔性微夹钳上的螺纹通孔11与所述底盒上的螺纹通孔25配合，固定在所述底盒4上。

所述螺钉3与所述柔性微夹钳5上的螺纹通孔11以及所述底盒上的螺纹通孔25之间设置有垫片6。

所述底盒4包括：导向槽26，所述导向槽26设置在所述底盒4的上部；所述导向槽26的出口处设有一个圆形通孔27。

所述螺旋测微头7的输出端穿过所述圆形通孔27固定在所述导向槽26内。

具体而言，在本实施例中，内六角圆柱头螺钉3穿过柔性微夹钳5上的螺纹通孔11、垫片6，与底盒4上的螺纹通孔25配合，将柔性微夹钳5固定在底盒4上；螺旋测微头7左端(带螺纹)穿过底盒4上的圆形通孔27，与内六角螺母8配合，固定在底盒4上。

本实施例中的手持式指尖可平动柔性微夹钳的工作原理为：通过转动螺旋测微头7的旋钮，使测微螺杆输出力和位移，作用与柔性微夹钳的输入端19，由于导向槽26限制了输出端19在竖直方向的偏移，故在测微螺杆的作用下，输入端19向左运动，带动Scott-Russell放大机构的输入端18向左转动，将输入的力和位移传递给Scott-Russell放大机构的输入端18，输入的力和位移由Scott-Russell放大机构16进行放大，致使Scott-Russell放大机构的输出端15向上运动，带动杠杆放大机构的输入端21向上运动，从而将Scott-Russell放大机构16输出的力和位移传递给杠杆放大机构的输入端21，再经杠杆放大机构13放大，致使杠杆放大机构的输出端14向下运动，同时带动夹持末端12向下运动；由于平行梁机构9中两个细梁的运动和受力相同，故产生力和变形也相同，因此，夹持末端在向下运动的过程中始终保持平动。测微螺杆输出的力和位移，经过Scott-Russell放大机构16和杠杆放大机构13形成二级放大，最终传递给夹持末端12，从而使柔性微夹钳完成夹持操作。

本实用新型的技术方案中的柔性微夹钳采用上下对称的设计，具有结构紧凑、受力均匀、输出可靠等优点；使用螺旋测微头输入力和位移，操作简便、可控性强，且有效地降低了成本；采用杠杆放大机构具有结构简单、加工方便、易于装配、工作性能可靠等优点；采用的Scott-Russell机构具有结构简单，充分利用了平面空间，能够输出线性位移等优点；采用Scott-Russell机构和杠杆机构构成的二级放大机构，可以有效的提高放大倍数，同时保留了可靠的输出精度；夹持末端与平行梁机构连接，夹持过程中夹持末端始终保持平动，不仅能完成对不同尺寸大小微物体的微夹持操作，还能避免在微夹持操作过程中对微小物体造成损伤或脱落。

需要说明的是，本实用新型不仅可以提供大范围的输出，还可在实践中用于夹持多种微小物体。本实用新型采用柔性设计，夹持物体时指尖为平动，夹持过程平稳，精度高，不易对物体造成损伤和脱落，可用于快速稳定地夹取多种形状、尺寸微物体。有效地解决了传统微夹持器夹持范围小、精度低、操作繁琐等不足。

需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种手持式指尖可平动柔性微夹钳，其特征在于，包括：

盒体，所述盒体包括上盖和底盒；

柔性微夹钳，所述柔性微夹钳固定在所述底盒上；

螺旋测微头，所述螺旋测微头固定在所述底盒上；

所述螺旋测微头与所述柔性微夹钳直接接触。

2.根据权利要求1所述的手持式指尖可平动柔性微夹钳，其特征在于，所述柔性微夹钳为对称结构，所述柔性微夹钳包括：

平行梁机构，所述平行梁机构与所述微夹钳末端连接；

Scott-Russell放大机构，所述Scott-Russell放大机构与所述柔性微夹钳连接；

杠杆放大机构，所述杠杆放大机构与所述柔性微夹钳连接。

3.根据权利要求2所述的手持式指尖可平动柔性微夹钳，其特征在于，所述Scott-Russell放大机构与所述柔性微夹钳连接包括：

所述Scott-Russell放大机构的输入端与所述柔性微夹钳的输入端相连；

所述Scott-Russell放大机构的固定端与所述柔性微夹钳的固定端相连。

4.根据权利要求2所述的手持式指尖可平动柔性微夹钳，其特征在于，所述杠杆放大机构与所述微夹钳连接包括：

所述杠杆放大机构的固定端与所述柔性微夹钳的固定端相连；

所述杠杆放大机构的输出端与所述柔性微夹钳的夹持末端相连。

5.根据权利要求2所述的手持式指尖可平动柔性微夹钳，其特征在于，所述Scott-Russell放大机构的输出端与所述杠杆放大机构的输入端相连。

6.根据权利要求1所述的手持式指尖可平动柔性微夹钳，其特征在于，所述螺旋测微头的输出端与所述柔性微夹钳的输入端直接接触。

7.根据权利要求1所述的手持式指尖可平动柔性微夹钳，其特征在于，所述柔性微夹钳通过螺钉穿过所述柔性微夹钳上的螺纹通孔I与所述底盒上的螺纹通孔II配合，固定在所述底盒上。

8.根据权利要求7所述的手持式指尖可平动柔性微夹钳，其特征在于，所述螺钉与所述柔性微夹钳上的螺纹通孔I以及所述底盒上的螺纹通孔II之间设置有垫片。

9.根据权利要求1所述的手持式指尖可平动柔性微夹钳，其特征在于，所述底盒包括：

导向槽，所述导向槽设置在所述底盒的上部；

所述导向槽的出口处设有一个圆形通孔。

10.根据权利要求9所述的手持式指尖可平动柔性微夹钳，其特征在于，所述螺旋测微头的输出端穿过所述圆形通孔固定在所述导向槽内。

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