本发明专利技术公开了一种微管零件夹持装置及方法。该装置包括：硅零件(10)、玻璃微管(11)、气路连接件(2)、真空发生装置(3)、测量显微镜(4)、360度转台(7)和三维操作手(8)。本发明专利技术通过真空吸附方式对零件进行夹持，并通过夹持器上的微槽对被夹持零件进行限位。利用硅微加工技术加工出微米结构的硅零件，利用微点胶和微装配技术将硅零件与玻璃微管进行装配胶接得到真空夹持头，将真空夹持头与真空发生装置连接后得到真空夹持器。在测量显微镜、360度转台和三维微操作手的配合下，按照设计的夹持方法对微管零件进行夹持。实验证明，本发明专利技术能够实现微管零件的快速稳定夹持和高精度定位。另外，本发明专利技术结构简单，成本低，操作方便，可应用于微管零件的夹持和装配等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微装配
，尤其是一种微管零件的夹持装置和方法。
技术介绍
微装配领域中存在一类直径5-20微米的微管零件，人手和人眼配合已经无法对其进行操作，必须借助显微镜和微夹持器等工具方能实现这类零件的拾取和安装。已有的夹持装置结构和方法都偏于复杂，制作成本昂贵，不易控制，容易将微管零件夹碎，且不能保证夹持后微管的方向一致性，因此亟需一种新型的夹持装置和方法能够简单快速的实现微管零件的稳定夹持，且保证微管的夹持角度。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术旨在提供一种微装配中微管零件的快速夹持装置和方法。本专利技术利用真空吸附的夹持方法，克服已有夹持方法的不足，可实现微管零件的快速安全夹持和定位。为实现上述目的，根据本专利技术一方面，提供了一种微管零件夹持装置，其特征在于，该装置包括：硅零件(10)、玻璃微管(11)、气路连接件(2)、真空发生装置(3)、测量显微镜(4)、360度转台(7)和三维操作手(8)。其中：所述硅零件(10)为圆片状，其外径与玻璃微管(11)的外径相同，所述硅零件(10)的正面刻有两个槽，第一个槽(13)的长度等于所述硅零件(10)的直径，深度小于硅零件(10)的厚度，第二个槽的长度小于所述硅零件(10)的直径，位于第一个槽的底部中心位置，且厚度方向上贯穿所述硅零件(10)所述第一个槽用于被夹持微管零件(9)的定位；第二个槽(14)作为所述微管零件(9)的吸附孔；所述玻璃微管(11)为细长空心圆柱体状，其外径与所述硅零件(10)的相同；所述硅零件(10)与玻璃微管(11)通过胶粘连在一起形成真空夹持头(1)；所述气路连接件(2)的一端连接真空夹持头(1)，一端连接真空发生装置(3)上的气管(16)；所述测量显微镜(4)具有2自由度的水平载物台(5)和显微相机(6)，显微相机的高度可上下调节；所述360度转台(7)，在水平面内进行360度的旋转运动，该360度转台放置在测量显微镜的水平载物台(5)上；所述三维操作手(8)，在XYZ三个方向进行高精度定位。根据本专利技术另一方面，提供了一种利用如上所述的夹持装置夹持微管零件的方法，该方法包括以下步骤：步骤1，将真空夹持头(1)固定到360度转台(7)上，将被夹持微管零件(9)放置在三自由度操作手(8)末端；步骤2，调节显微相机(6)的高度使得所述硅零件的表面(12)在显微相机(6)中清晰成像，在显微相机(6)的视觉引导下调节测量显微镜的水平载物台(5)，使得所述硅零件上的第一个槽(13)位于显微镜的视场中心；步骤3，调节显微相机(6)的高度使得被夹持微管零件(9)在显微相机中清晰成像，在显微相机(6)的视觉引导下调节三维操作手(8)，使得被夹持微管零件(9)位于显微镜的视场中心。步骤4，分别采集所述第一个槽(13)和被夹持微管零件(9)的显微图像，通过图像处理算法计算出第一个槽(13)的方位和被夹持微管零件(9)的方位；步骤5，调节360度转台(7)，使得第一个槽(13)的方向与被夹持微管零件(9)的方向一致；调节三维操作手(8)，使得被夹持微管零件(9)的水平位置与第一个槽(13)的水平位置一致；步骤6，调节三维操作手(8)使得被加持微管零件(9)下降，当被夹持微管零件(9)下降到第一个槽(13)内时，开启真空发生装置(3)，通过第二个槽(14)吸住被夹持微管零件(9)。本专利技术通过真空吸附方式对零件进行夹持，并通过夹持器上的微槽对被夹持零件进行限位。利用硅微加工技术加工出微米结构的硅零件，利用微点胶和微装配技术将硅零件与玻璃微管进行装配胶接得到真空夹持头，将真空夹持头与真空发生装置连接后得到真空夹持器。在测量显微镜、360度转台和三维微操作手的配合下，按照设计的夹持方法对微管零件进行夹持。实验证明，本专利技术能够实现微管零件的快速稳定夹持和高精度定位。另外，本专利技术结构简单，成本低，操作方便，可应用于微管零件的夹持和装配等领域附图说明图1为本专利技术微管零件夹持装置的三维图。图2为本专利技术中硅零件的二维尺寸图。图3为本专利技术中真空夹持头的三维图。图4位本专利技术中硅零件的三维图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。图1为本专利技术微管零件夹持装置的三维图，图2为本专利技术中硅零件的二维尺寸图，图3为本专利技术中真空夹持头的三维图，图4为本专利技术中硅零件的三维图，如图1-4所示，本专利技术的夹持装置包括：硅零件10、玻璃微管11、气路连接件2、真空发生装置3、测量显微镜4、360度转台7和三维操作手8。其中：在一实施例中，所述硅零件10为圆片状，其外径与玻璃微管11的外径相同，例如，其外径为1毫米，厚400微米，所述硅零件10的正面刻有两个槽，第一个槽13的长度与硅零件10的直径相同，宽和深度根据实际情况选择，如宽20微米、深10微米，沿直径方向刻蚀，用于所述微管零件9的定位；第二个槽的宽度小于硅零件10的直径，如等于直径一半，0.5毫米，宽小于第一个槽的宽度，如宽5微米，第二个槽要刻透，第二个槽位于第一个槽的底部中心位置，作为所述微管零件9的吸附孔。本实施例中被夹持微管零件的外径为10微米，长3毫米。所述第一个槽(13)的宽度大于所述被夹持微管零件(9)的外径。所述硅零件的外径、厚度、槽尺寸等可根据被夹持零件的外径和长度进行调整，不限于本实施例中的尺寸。所述玻璃微管11为细长空心圆柱体状，其外径与硅零件10的相同，例如外径为1毫米，内径为0.6毫米，长80毫米。所述硅零件10通过胶粘连在玻璃微管11一端形成真空夹持头1，该处通过胶接，既可以起到机械连接的作用，又保证了连接位置的密封性。具体方法是在硅零件的表面15最外圆周涂胶，将玻璃微管的一端与硅零件的涂胶表面对准按压保持一段时间直到胶水固化。所述气路连接件2一端连接真空夹持头1上的玻璃微管11，一端连接真空发生装置3上的气管16。所述测量显微镜4具有2自由度的水平载物台5和5-100倍的显微相机6，显微相机的高度可上下调节。2自由度水平载物台可在水平XY两个方向进行调整。显微相机主要由镜头和CCD组成，可以实现被测物体的成像和图像采集，并支持后续的图像处理。本实施例使用的是尼康测量显微镜。所述360度转台7，可以在水平面内进行360度的旋转运动，该转台放置在测量显微镜的水平载物台5上。所述三维操作手8，可以在XYZ三个方向进行高精度定位。所述硅零件10的特征尺寸不属于常规机械加工范围，是在硅基上，利用光刻、腐蚀和深度刻蚀等硅微细加工方法来实现的。硅零件的主要工艺流程是，a)在400μm厚的基础硅正面淀积SiO2和涂胶；b)光刻胶层，刻蚀SiO2和基础硅，得到宽5μm的吸附孔；c)去胶后重新涂胶；d)光刻胶层，刻蚀蚀SiO2，得到宽20μm的定位槽图案；e)去胶后刻蚀基础硅，得到宽20μm，深10μm的定位槽；f)去SiO2，完成正面的加工；g)背面用同样的方法加工出与吸附孔相联通的槽。所述硅零件10与玻璃微管11之间的装配不属于常规的机械装配，是在自行研制的微装配平台上通过微装配和微点胶技术完成的。首先在硅零件的背面沿圆形边缘涂一周胶，该处脚线宽度约为100μm，使用外径小于100μm的点胶针头，胶液为双组份化学胶；之本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微管零件夹持装置，其特征在于，该装置包括：硅零件(10)、玻璃微管(11)、气路连接件(2)、真空发生装置(3)、测量显微镜(4)、360度转台(7)和三维操作手(8)；其中：所述硅零件(10)为圆片状，其外径与玻璃微管(11)的外径相同，所述硅零件(10)的正面刻有两个槽，第一个槽(13)的长度等于所述硅零件(10)的直径，深度小于硅零件(10)的厚度，第二个槽的长度小于所述硅零件(10)的直径，位于第一个槽的底部中心位置，且厚度方向上贯穿所述硅零件(10)所述第一个槽用于被夹持微管零件(9)的定位；第二个槽(14)作为所述微管零件(9)的吸附孔；所述玻璃微管(11)为细长空心圆柱体状，其外径与所述硅零件(10)的相同；所述硅零件(10)与玻璃微管(11)通过胶粘连在一起形成真空夹持头(1)；所述气路连接件(2)的一端连接真空夹持头(1)，一端连接真空发生装置(3)上的气管(16)；所述测量显微镜(4)具有2自由度的水平载物台(5)和显微相机(6)，显微相机的高度可上下调节；所述360度转台(7)，在水平面内进行360度的旋转运动，该360度转台放置在测量显微镜的水平载物台(5)上；所述三维操作手(8)，在XYZ三个方向进行高精度定位。...
【技术特征摘要】
1.一种微管零件夹持装置，其特征在于，该装置包括：硅零件(10)、玻璃微管(11)、气路连接件(2)、真空发生装置(3)、测量显微镜(4)、360度转台(7)和三维操作手(8)；其中：所述硅零件(10)为圆片状，其外径与玻璃微管(11)的外径相同，所述硅零件(10)的正面刻有两个槽，第一个槽(13)的长度等于所述硅零件(10)的直径，深度小于硅零件(10)的厚度，第二个槽的长度小于所述硅零件(10)的直径，位于第一个槽的底部中心位置，且厚度方向上贯穿所述硅零件(10)所述第一个槽用于被夹持微管零件(9)的定位；第二个槽(14)作为所述微管零件(9)的吸附孔；所述玻璃微管(11)为细长空心圆柱体状，其外径与所述硅零件(10)的相同；所述硅零件(10)与玻璃微管(11)通过胶粘连在一起形成真空夹持头(1)；所述气路连接件(2)的一端连接真空夹持头(1)，一端连接真空发生装置(3)上的气管(16)；所述测量显微镜(4)具有2自由度的水平载物台(5)和显微相机(6)，显微相机的高度可上下调节；所述360度转台(7)，在水平面内进行360度的旋转运动，该360度转台放置在测量显微镜的水平载物台(5)上；所述三维操作手(8)，在XYZ三个方向进行高精度定位。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述硅零件(10)的特征尺寸是通过微加工工艺加工得到。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述硅零件(10)与玻璃微管(11)之间的装配在微装配平台上通过微装配和微点胶技术...
【专利技术属性】
技术研发人员：史亚莉，张正涛，徐德，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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