一种压电驱动夹持器制造技术

一种压电驱动夹持器，其包括基座，所述压电驱动夹持器包括自基座一侧向外延伸的夹持臂、与夹持臂连接的压电陶瓷块、与夹持臂连接的PCB板以及位于夹持臂末端的末端执行器，所述压电陶瓷块的变形能带动夹持臂朝夹紧末端执行器的方向运动并实现扫描电镜真空中自动进行末端夹持器的装夹，所述夹持臂包括上夹持臂和下夹持臂。本实用新型专利技术通过夹持臂的杠杆结构将压电陶瓷块的变形量放大使得下夹持臂向上移动从而实现自动夹紧末端执行器的操作。

Piezoelectric drive clamping device

A piezoelectric drive clamp, which comprises a base, wherein the piezoelectric drive holder includes extending outward from the base side of the clamping arm and is connected with the clamping arm of the piezoelectric ceramic block, and the clamping arm is connected with the PCB plate and the actuator is located at the end of the clamping arm at the end of the. The piezoelectric ceramic block deformation to drive the clamping arm toward the clamping end effector in the direction of movement and end effector clamping automatic scanning electron microscope in vacuum, the clamping arm comprises an upper clamping arm and the lower clamping arm. The utility model is characterized in that the deformation of the piezoelectric ceramic block is enlarged by the lever structure of the clamping arm, so that the lower clamping arm moves upward so as to realize the operation of the automatic clamping end effector.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及微机电系统
，具体的涉及一种压电驱动夹持器。
技术介绍
当前基于原子、分子及纳米尺度物质的操纵、加工技术的纳米技术已经成为热点技术。纳米技术包含两个含义，第一是纳米尺度的器件，如纳米材料、纳米计算机及纳米机器人等；第二是本身为宏观尺度的，但其操作对象是纳米尺度的，如纳米操作系统等。利用纳米操作系统，通过末端执行器人们可以对纳米尺度的对象进行拉压、剪裁、提取——移动——放置、定位、装配、压印、弯曲、扭曲等操作。在纳米操作系统中，末端执行器一般与纳米机器人的夹持器连接，通过控制纳米机器人的运动从而实现末端执行器的各项操作。针对纳米器件的三维操作与装配，目前主要基于扫描电子显微镜（以下简称SEM）实时图像的高精度纳米操作机器人来完成。纳米材料的尺寸介于1纳米~100纳米范围之间，要对纳米材料进行表征和操作则要求纳米操作机器人的末端执行器为极精密的探针如AFM探针等。目前在SEM内部并没有自动的末端执行器夹持器装置，装夹末端执行器的工作只能由人工完成。目前使用的夹持器是采用手动拧紧紧定螺钉的方式来实现末端执行器的装夹。采用手动的方式装夹末端执行器在操作上难度较大，由于末端执行器前端针尖尺寸极小，人眼分辨较困难，在操作过程中稍有不慎或是工作人员操作不当可能会导致末端执行器的针尖在装夹过程中受到损坏而使其报废。此外，在很多应用场合，末端执行器常被用于对象电学性能的检测，所以需要将末端执行器与外部检测电路相连。目前的末端夹持器上并没有集成与外部线路想连接的线路接口装置，因此在需要进行电学性能测试的情况下，需要不断重复将末端执行器与外部线路接线的动作，同时还需要检测线路的通断防止因接触不良而导致的测试结果错误的情况，接线和检测电路通断的过程繁琐且耗费大量时间。因此，针对手动装夹末端执行器的方式效率低且操作难度大，接线以及检测电路通断繁琐等问题，有必要提供一种压电驱动夹持器，以克服上述缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种SEM中真空环境下能自动装夹末端执行器的压电驱动夹持器，解决了手动装夹末端执行器的方式效率低且操作难度大，接线以及检测电路通断繁琐等问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种压电驱动夹持器，其包括基座，所述压电驱动夹持器包括自基座一侧向外延伸的夹持臂、与夹持臂连接的压电陶瓷块、与夹持臂连接的PCB板以及位于夹持臂末端的末端执行器，所述压电驱动夹持器在真空环境下使用，所述压电陶瓷块的变形能带动夹持臂朝夹紧末端执行器的方向运动并实现真空中自动夹紧末端执行器。优选的，在上述压电驱动夹持器中，所述夹持臂为一杠杆结构，所述夹持臂包括支点部、位于支点部一侧的第一杠杆部及位于支点部另一侧的第二杠杆部，所述压电陶瓷块设于第一杠杆部上，通过夹持臂的杠杆结构将压电陶瓷块的变形量放大使得第二杠杆部朝夹紧末端执行器的方向运动并实现自动夹紧末端执行器的操作。通过夹持臂的杠杆结构将压电陶瓷块的变形量放大使得下夹持臂向上移动从而实现自动夹紧末端执行器的操作。优选的，在上述压电驱动夹持器中，所述第二杠杆部包括上夹持臂和下夹持臂，通过夹持臂的杠杆结构将压电陶瓷块的变形量放大使得下夹持臂向上移动从而实现自动夹紧末端执行器的操作。优选的，在上述压电驱动夹持器中，所述PCB板的一端嵌入在上夹持臂的前端。优选的，在上述压电驱动夹持器中，所述PCB板的另一端的可插拔接口与扫描电镜的过真空装置及外部电路相连，夹持末端执行器时将PCB板的引脚与末端执行器的引脚一一对应。优选的，在上述压电驱动夹持器中，所述第一杠杆部包括自基座一体延伸的第一臂部以及与第一臂部相对设置的第二臂部，所述压电陶瓷块安装于第一臂部与第二臂部之间。优选的，在上述压电驱动夹持器中，所述第一臂部与第二臂部相互平行。优选的，在上述压电驱动夹持器中，所述压电陶瓷块放置于第二臂部上并被第二臂部做支撑，所述第二臂部为悬臂，所述压电陶瓷块的变形量放大使得第二杠杆部移动从而实现自动夹紧末端执行器的操作。优选的，在上述压电驱动夹持器中，所述PCB板是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成。是具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板，具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点，可以构成电路的阻抗，可形成具有一定的高速传输电路，可以设定电路、电磁屏蔽层，还可安装金属芯层满足特殊热隔热等功能与需求；安装方便、可靠性高。优选的，在上述压电驱动夹持器中，所述PCB板的一端嵌入在夹持臂内，所述PCB板的另一端的可插拔接口与扫描电镜的过真空装置及外部电路相连，夹持末端执行器时将PCB板的引脚与末端执行器的引脚一一对应。基于柔性电路板的以上优点，以及考虑到防止电镜内部其他微操作器产生的信号干扰，巧妙设计了将柔性电路板一端嵌入到夹持器上夹持臂前端的结构。柔性PCB板另一端的可插拔接口则与扫描电镜的过真空装置及外部电路相连。夹持末端执行器时只需将柔性电路板的引脚与末端执行器的引脚一一对应，便能实现测试对象电学性能检测。从上述技术方案可以看出，本技术实施例通过夹持臂的杠杆结构将压电陶瓷块的变形量放大使得下夹持臂向上移动从而实现自动夹紧末端执行器的操作。另外，基于柔性电路板的以上优点，以及考虑到防止电镜内部其他微操作器产生的信号干扰，巧妙设计了将柔性电路板一端嵌入到夹持器上夹持臂前端的结构。柔性PCB板另一端的可插拔接口则与扫描电镜的过真空装置及外部电路相连。夹持末端执行器时只需将柔性电路板的引脚与末端执行器的引脚一一对应，便能实现测试对象电学性能检测。与现有技术相比，本技术的有益效果包括：（1）通过设计在真空环境下使用的微型压电夹持器，在SEM中能够进行微纳机器人末端执行器自动装夹；（2）通过设计夹持器末端线路接口结构，便于与末端执行器引脚相匹配；（3）通过设计末端执行器的微型压电夹持器，可以稳定夹持不同功能，不同型号的末端执行器。附图说明图1为本技术压电驱动夹持器的立体示意图；图2为图1中圆圈部分示意的末端执行器悬臂梁的放大图；图3为压电驱动夹持器前端与末端执行器的连接示意图。其中：基座10、压电陶瓷块1、PCB板2、夹持臂3、支点部30、第一杠杆部31、第一臂部311、第二臂部312、第二杠杆部32、上夹持臂33、下夹持臂34、末端执行器4、柔性PCB板引脚5、端执行器引脚6。具体实施方式本技术公开了一种SEM中在真空环境下能自动装夹末端执行器的压电驱动夹持器，解决了手动装夹末端执行器的方式效率低且操作难度大，接线以及检测电路通断繁琐等问题。下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1及图2所示，一种压电驱动夹持器，其包括基座10，所述压电驱动夹持器包括自基座10一侧向外延伸的夹持臂3、与夹持臂3连接的压电陶瓷块1、与夹持臂3连接的PCB板2以及位于夹持臂3末端的末端执行器4，所述压电驱动夹持器在真空环境下使用，压电陶瓷块1的变形能带动夹持臂3朝夹紧末端执行器4的方向运动并实现真空中自动夹紧末端执行器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电驱动夹持器，其包括基座，其特征在于：所述压电驱动夹持器包括自基座一侧向外延伸的夹持臂、与夹持臂连接的压电陶瓷块、与夹持臂连接的PCB板以及位于夹持臂末端的末端执行器，所述压电驱动夹持器在真空环境下使用，所述压电陶瓷块的变形能带动夹持臂朝夹紧末端执行器的方向运动并实现真空中自动夹紧末端执行器。

【技术特征摘要】
1.一种压电驱动夹持器，其包括基座，其特征在于：所述压电驱动夹持器包括自基座一侧向外延伸的夹持臂、与夹持臂连接的压电陶瓷块、与夹持臂连接的PCB板以及位于夹持臂末端的末端执行器，所述压电驱动夹持器在真空环境下使用，所述压电陶瓷块的变形能带动夹持臂朝夹紧末端执行器的方向运动并实现真空中自动夹紧末端执行器。2.根据权利要求1所述的压电驱动夹持器，其特征在于：所述夹持臂为一杠杆结构，所述夹持臂包括支点部、位于支点部一侧的第一杠杆部及位于支点部另一侧的第二杠杆部，所述压电陶瓷块设于第一杠杆部上，通过夹持臂的杠杆结构将压电陶瓷块的变形量放大使得第二杠杆部朝夹紧末端执行器的方向运动并实现自动夹紧末端执行器的操作。3.根据权利要求2所述的压电驱动夹持器，其特征在于：所述第二杠杆部包括上夹持臂和下夹持臂，通过夹持臂的杠杆结构将压电陶瓷块的变形量放大使得下夹持臂向上移动从而实现自动夹紧末端执行器的操作。4.根据权利要求3所述的压电驱动夹持器，其特征在于：所述PCB板的一端嵌入在上夹持臂的前端。5.根据权利要求4所述的压电驱动夹...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，王雅琼，杨湛，刘会聪，王蓬勃，金国庆，张略，孙立宁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32