一种抓取力连续可调的多自由度超高真空机械手制造技术

本实用新型专利技术属于超高真空装备技术领域，具体为一种抓取力连续可调的多自由度超高真空机械手。该机械手包括：夹持机构，伸缩摇摆机构，传动机构和抓放、旋转操纵机构。该机械手能够进行扭摆、伸缩、抓放和旋转等操作。该机械手通过扭摆波纹管、伸缩波纹管和密封驱动管的配合实现扭摆、伸缩操作；通过新型、精巧的手动伸缩器和旋转驱动器来实现抓放和旋转操作，抓取力可通过手动伸缩器连续可调，且调整省力方便。该机械手通过材料选取和加工方案制定适用于超高真空，且结构简单、性能可靠，能够实现高精密操作。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术属于超高真空装备
，具体为一种抓取力连续可调的多自由度超高真空机械手。该机械手包括：夹持机构，伸缩摇摆机构，传动机构和抓放、旋转操纵机构。该机械手能够进行扭摆、伸缩、抓放和旋转等操作。该机械手通过扭摆波纹管、伸缩波纹管和密封驱动管的配合实现扭摆、伸缩操作；通过新型、精巧的手动伸缩器和旋转驱动器来实现抓放和旋转操作，抓取力可通过手动伸缩器连续可调，且调整省力方便。该机械手通过材料选取和加工方案制定适用于超高真空，且结构简单、性能可靠，能够实现高精密操作。【专利说明】
本技术属于超高真空装备
，具体涉及超高真空环境下的操纵抓放装 置。 一种抓取力连续可调的多自由度超高真空机械手
技术介绍
超高真空环境在表面科学研究、新材料合成、器件加工测试等领域具有重要应用。 在超商真空环境中进行科学研究和技术应用尚不开在大气端对超商真空环境中的样品等 部件进行操纵。保持超高真空的环境的同时对超高真空中的样品等部件进行方便快捷地传 送、操纵需要相应的超高真空操纵抓放装置。目前，在超高真空装备领域已经有能够进行拉 伸、扭摆、抓放、旋转操作的机械手，如中国技术专利CN201410663Y和中国技术专 利CN203236476U。但是现有机械手控制抓放、旋转操作的部件结构复杂，体积庞大，不能进 行精密操作；现有机械手的抓取力依赖于弹簧恢复力，抓取力依赖于生产时使用的弹簧，不 能够方便地调整抓取力度；现有机械手的旋转操作机构复杂，可靠性低。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有机械手的缺点和不足，提供一种适用于超高真空 环境，结构简单，可靠性高，能够连续调整抓取力度，实现精密操作的机械手。 本技术提供的一种抓取力连续可调的多自由度超高真空机械手，包括：夹持 机构，伸缩摇摆机构，传动机构和抓放、旋转操纵机构；所述传动机构包括传动轴，传动轴的 两端部分别连接夹持机构和抓放、旋转操纵机构，中间部分设置伸缩摇摆机构；其中： 所述夹持机构包括两片夹钳、夹钳固定座、夹钳开闭驱动环和夹钳旋转驱动片；所 述夹钳铰接在夹钳固定座上；夹钳开闭驱动环设置于两片夹钳之间，夹钳开闭驱动环和传 动轴的一端径向连接，夹钳开闭驱动环的前后运动带动夹钳的开启和闭合；夹钳旋转驱动 片和传动轴相连，夹钳旋转驱动片的旋转带动夹钳固定座和夹钳的旋转。 所述伸缩摇摆机构包括伸缩波纹管、扭摆波纹管、密封驱动管、第一超高真空刀口 法兰和支承机构；所述密封驱动管套在传动轴上，其前端通过连接件和夹钳固定座转动连 接，同时密封驱动管外从前到后依次设置伸缩波纹管、扭摆波纹管和第一超高真空刀口法 兰；所述支承机构位于第一超高真空刀口法兰内部，其包括旋转球、旋转球基座和旋转球限 位环，旋转球基座固定在第一超高真空刀口法兰上，旋转球设置在旋转球基座内，旋转球中 部开孔，密封驱动管从旋转球中贯穿通过；旋转球限位环设置在基座后面，用于防止旋转球 脱离旋转球基座。 所述抓放、旋转操纵机构包括手动伸缩器、旋转驱动器和锁紧螺母；所述手动伸缩 器包括第二超高真空刀口法兰和第三超高真空刀口法兰，连接两法兰的可伸缩的焊接波纹 管及内螺纹管；第二超高真空刀口法兰外部套内螺纹管，第三超高真空刀口法兰的延伸部 分设置外螺纹，使得内螺纹管转动时，第二超高真空刀口法兰和第三超高真空刀口法兰之 间前后位移变化；第二超高真空刀口法兰与密封驱动管后面焊接的刀口法兰密封连接；第 三超高真空刀口法兰与旋转驱动器的刀口法兰密封连接；旋转驱动器的旋转轴与传动轴后 端相连，旋转驱动器上设置锁紧螺母。 本技术的有益效果在于：其通过扭摆波纹管、伸缩波纹管和密封驱动管的配 合实现扭摆、伸缩操作；通过新型、精巧的手动伸缩器和旋转驱动器来实现抓放和旋转操 作，抓取力可通过手动伸缩器连续可调，且调整省力方便。该机械手通过材料选取和加工方 案制定适用于超高真空，且结构简单、性能可靠，能够实现高精密操作。 【专利附图】【附图说明】 图1是本技术外观结构图。 图2是本技术剖视图。 图3是本技术夹持机构示意图。 图4是本技术抓放、旋转操纵机构示意图。 图中标号：1-夹持机构；2-传动机构；3-伸缩摇摆机构；4-抓放、旋转操纵机构； 5_夹钳；6-夹钳开闭驱动环；7-夹钳旋转驱动片；8-夹钳固定座；9-传动轴；10-伸缩波 纹管；11-扭摆波纹管；12-旋转球；13-旋转球限位环；14-旋转球基座；15-第一超高真空 刀口法兰；16-密封驱动管；17-第二超高真空刀口法兰；18-内螺纹管；19-焊接波纹管； 20-第三超高真空刀口法兰；21-旋转驱动器；22-锁紧螺母。 【具体实施方式】 为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施例， 并参照附图，对本技术做进一步详细说明。 如图1所示，本技术提供的适用于超高真空抓取力连续可调的多自由度高精 密机械手包括：操纵样品的夹持机构1 ;传动机构2 ;伸缩摇摆机构3 ;抓放、旋转操纵机构 4。 如图2所示是本技术剖视图。 机械手的传动机构2包括传动轴9,传动轴9连接夹持机构1和抓放、旋转操纵机 构4。 机械手的夹持机构1包括两片夹钳5、夹钳固定座8、夹钳开闭驱动环6、夹钳旋转 驱动片7。夹谢5通过绞接方式固定在夹谢固定座8上。夹谢开闭驱动环6和传动轴的如 端9径向连接，夹钳开闭驱动环6的前后运动带动夹钳5的开启和闭合，实现抓放操作。夹 钳旋转驱动片7和传动轴9固定连接，传动轴9旋转时带动夹钳固定座8和夹钳5 -起转 动，完成旋转操作。具体细节参考图3。 机械手的伸缩摇摆机构3包括伸缩波纹管10、扭摆波纹管11、密封驱动管16、第一 超高真空刀口法兰15和支承机构。扭摆波纹管11位于伸缩波纹管10后端；密封驱动管16 位于波纹管内部用于密封并连接夹持结构1和抓放、旋转操纵机构4 ;第一超高真空刀口法 兰15和扭摆波纹管11焊接在一起，密封驱动管16的前端和伸缩波纹管10的前端焊接在 一起，并且把夹钳固定座8套装在密封驱动管16的前端，夹钳固定座8可以绕密封驱动管 16前端转动；密封驱动管16前后运动带动套装在密封驱动管16前端的夹持机构1前后运 动，伸缩波纹管10随之伸长或压缩保证密封，完成对机械手的伸缩操作。 供密封驱动管16伸缩摇摆的支承机构位于第一超高真空刀口法兰15内部，其包 括旋转球12、旋转球基座14和旋转球限位环13。旋转球12中部开孔，使得密封驱动管16 从旋转球12中贯穿通过。旋转球基座14固定在第一超高真空刀口法兰15上（图2中旋 转球基座14和第一超高真空刀口法兰15为一个整体，应用中也可以分开加工，然后通过焊 接、紧固件固定等方式固定在一起)。旋转球12能够在旋转球基座14内自由地旋转。旋转 球限位环13用来防止旋转球12脱离旋转球基座14。密封驱动管16以旋转球12为支点， 在扭摆波纹管11的协同配合下可以实现机械手的扭摆操作。 机械手的抓取、旋转操纵机构4包括通过旋转可以实现长度变化的手动伸缩器 (由部件17、18、19、20组成)、与传动轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抓取力连续可调的多自由度超高真空机械手，其特征在于，其包括：夹持机构，伸缩摇摆机构，传动机构和抓放、旋转操纵机构；所述传动机构包括传动轴，传动轴的两端分别连接夹持机构和抓放、旋转操纵机构，中间部分设置伸缩摇摆机构；其中：所述夹持机构包括两片夹钳、夹钳固定座、夹钳开闭驱动环和夹钳旋转驱动片；所述夹钳铰接在夹钳固定座上；夹钳开闭驱动环设置于两片夹钳之间，夹钳开闭驱动环和传动轴的一端径向连接，夹钳开闭驱动环的前后运动带动夹钳的开启和闭合；夹钳旋转驱动片和传动轴相连，夹钳旋转驱动片的旋转带动夹钳固定座和夹钳的旋转；所述伸缩摇摆机构包括伸缩波纹管、扭摆波纹管、密封驱动管、第一超高真空刀口法兰和支承机构；所述密封驱动管套在传动轴上，其前端通过连接件和夹钳固定座转动连接，密封驱动管外从前到后依次设置伸缩波纹管、扭摆波纹管和第一超高真空刀口法兰；所述支承机构位于第一超高真空刀口法兰内部，其包括旋转球、旋转球基座和旋转球限位环，旋转球基座固定在第一超高真空刀口法兰上，旋转球设置在旋转球基座内，旋转球中部开孔，密封驱动管从旋转球中贯穿通过；旋转球限位环设置在基座后面，用于防止旋转球脱离旋转球基座； 所述抓放、旋转操纵机构包括手动伸缩器、旋转驱动器和锁紧螺母；所述手动伸缩器包括第二超高真空刀口法兰和第三超高真空刀口法兰，连接两法兰的可伸缩的焊接波纹管及内螺纹管； 第二超高真空刀口法兰外部套内螺纹管，第三超高真空刀口法兰的延伸部分设置外螺纹，使得内螺纹管转动时，第二超高真空刀口法兰和第三超高真空刀口法兰之间前后位移变化；第二超高真空刀口法兰与密封驱动管后面焊接的刀口法兰密封连接；第三超高真空刀口法兰与旋转驱动器的刀口法兰密封连接；旋转驱动器的旋转轴与传动轴后端相连，旋转驱动器上设置锁紧螺母。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴施伟，张帅，黄迪，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：新型
国别省市：上海;31