一种四自由度压电微夹钳制造技术

本发明专利技术公开了一种四自由度压电微夹钳，优点是该压电微夹钳可使每个钳指都可实现夹持方向和垂直于夹持方向的动作，即每个钳指具有两个方向的自由度，整个压电微夹钳具有四个自由度，从而可省掉微装配与微操作系统的部分前端执行机构，降低了系统的设计难度与复杂度，减小了系统的质量和体积，也降低了系统的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种四自由度压电微夹钳
本专利技术涉及微/纳米定位
，属于微零件装配、细胞微操作等微/纳米定位系统中的末端执行器，尤其涉及一种四自由度压电微夹钳。
技术介绍
微夹钳是能够产生微米或纳米级运动精度与运动分辨率的末端执行器，它可应用于MEMS、生物工程等前沿
中。在MEMS中，微夹钳可对微轴、微齿轮等微零件以及微马达、微泵等微部件进行拾取、搬运等操作；在生物工程中，微夹钳用于捕捉和释放细胞，还可同微冲击探针相结合，实现向细胞内注入或从细胞中提取某一成分。目前的微夹钳每个钳指仅具有一个夹持方向的自由度，整个微夹钳仅具有两个自由度，仅能实现夹持方向的动作，其它方向的动作必须通过其前端的执行机构来实现，这就使得整个微装配与微操作系统的复杂度和设计难度加大，成本提高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可使每个钳指实现两个方向的自由度，使整个微夹钳具有四个自由度，以降低微装配与微操作系统的复杂度和设计难度，降低成本的四自由度压电微夹钳。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种四自由度压电微夹钳，包括上压电陶瓷晶片和下压电陶瓷晶片，所述的上压电陶瓷晶片和所述的下压电陶瓷晶片上下粘结固定且相互绝缘，所述的上压电陶瓷晶片包括上支撑部和一体连接在所述的上支撑部的左上钳指部和右上钳指部，所述的左上钳指部和所述的右上钳指部沿所述的上支撑部的中心线对称，所述的左上钳指部的自由端和所述的右上钳指部的自由端分别一体设置有可用于安装不同夹持头的上扩展部，所述的下压电陶瓷晶片包括下支撑部和一体连接在所述的下支撑部的左下钳指部和右下钳指部，所述的左下钳指部和所述的右下钳指部沿所述的下支撑部的中心线对称，所述的左下钳指部的自由端和所述的右下钳指部的自由端分别一体设置有可用于安装不同夹持头的下扩展部，所述的上支撑部与所述的下支撑部、所述的左上钳指部与所述的左下钳指部、所述的右上钳指部和所述的右下钳指部、所述的上扩展部与所述的下扩展部分别对齐，所述的左上钳指部的非粘结面上固定有相互独立且并排设置的第一左上电极、第二左上电极和第三左上电极，所述的第一左上电极、所述的第二左上电极和所述的第三左上电极分别对应一体连接有第一左上电极引出脚、第二左上电极引出脚和第三左上电极引出脚，所述的右上钳指部的非粘结面上固定有相互独立且并排设置的第一右上电极、第二右上电极和第三右上电极，所述的第一右上电极、所述的第二右上电极和所述的第三右上电极分别对应一体连接有第一右上电极引出脚、第二右上电极引出脚和第三右上电极引出脚，所述的第一左上电极引出脚、所述的第二左上电极引出脚、所述的第三左上电极引出脚、所述的第一右上电极引出脚、所述的第二右上电极引出脚和所述的第三右上电极引出脚分别独立固定设置在所述的上支撑部的非粘结面上，所述的左下钳指部的非粘结面上固定有相互独立且并排设置的第一左下电极、第二左下电极和第三左下电极，所述的第一左下电极、所述的第二左下电极和所述的第三左下电极分别对应一体连接有第一左下电极引出脚、第二左下电极引出脚和第三左下电极引出脚，所述的右下钳指部的非粘结面上固定有相互独立且并排设置的第一右下电极、第二右下电极和第三右下电极，所述的第一右下电极、所述的第二右下电极和所述的第三右下电极分别对应一体连接有第一右下电极引出脚、第二右下电极引出脚和第三右下电极引出脚，所述的第一左下电极引出脚、所述的第二左下电极引出脚、所述的第三左下电极引出脚、所述的第一右下电极引出脚、所述的第二右下电极引出脚和所述的第三右下电极引出脚分别独立固定设置在所述的下支撑部的非粘结面上，所述的第一左上电极与所述的第一左下电极、所述的第二左上电极与所述的第二左下电极、所述的第三左上电极与所述的第三左下电极、所述的第一右上电极与所述的第一右下电极、所述的第二右上电极与所述的第二右下电极、所述的第三右上电极与所述的第三右下电极分别上下对齐，所述的第一左上电极引出脚与所述的第三左下电极引出脚电连接，所述的第二左上电极引出脚与所述的第二左下电极引出脚电连接，所述的第三左上电极引出脚与所述的第一左下电极引出脚电连接，所述的第一右上电极引出脚与所述的第三右下电极引出脚电连接，所述的第二右上电极引出脚与所述的第二右下电极引出脚电连接，所述的第三右上电极引出脚与所述的第一右下电极引出脚电连接，所述的左下钳指部的粘结面上固定有第四左下电极，所述的第四左下电极与所述的第二左上电极、所述的第二左下电极上下对齐，所述的右下钳指部的粘结面上固定有第四右下电极，所述的第四右下电极与所述的第二右上电极、所述的第二右下电极上下对齐，所述的第四左下电极上一体连接有第四左下电极引出脚，所述的第四右下电极上一体连接有第四右下电极引出脚，所述的第四左下电极引出脚与所述的第四右下电极引出脚分别独立固定在所述的下支撑部的粘结面上。所述的第一左上电极引出脚与所述的第一左下电极引出脚、所述的第二左上电极引出脚与所述的第二左下电极引出脚、所述的第三左上电极引出脚与所述的第三左下电极引出脚、所述的第一右上电极引出脚与所述的第一右下电极引出脚、所述的第二右上电极引出脚与所述的第二右下电极引出脚、所述的第三右上电极引出脚与所述的第三右下电极引出脚分别上下对齐。所述的上支撑部对应所述的第四左下电极引出脚的端部和所述的第四右下电极引出脚的端部的位置处设置有缺口，以方便第四左下电极引出脚和第四右下电极引出脚的接线，也使得整个压电微夹钳的外观美观。所述的上压电陶瓷晶片的粘结面与所述的下压电陶瓷晶片的粘结面之间通过绝缘胶粘结固定，既可以减少驱动电源的数量，又可以提高压电微夹钳的输出特性，否则，如果用导电胶来粘结两晶片，那么如图9(a)所示，钳指在产生夹持方向的位移时，就需要将钳指两侧的地电极(图中用“0”表示)改为驱动电机“-Uy”，并且将左下钳指部或右下钳指部粘结面上的第四左下电极或第四右下电极作为公共地电极，该公共地电极不仅使每个钳指增加一个输出“-Uy”电压的驱动电源，而且有可能使产生夹持方向与垂直于夹持方向位移的驱动电压相互串扰，从而影响压电微夹钳的输出特性。与现有技术相比，本专利技术的优点是该压电微夹钳可使每个钳指都可实现夹持方向和垂直于夹持方向的动作，即每个钳指具有两个方向的自由度，整个压电微夹钳具有四个自由度，从而可省掉微装配与微操作系统的部分前端执行机构，降低了系统的设计难度与复杂度，减小了系统的质量和体积，也降低了系统的成本；此外，由于左上钳指部的粘结面和右上钳指部的粘结面上均没有电极，可避免左上钳指部的粘结面与左下钳指部的粘结面、右上钳指部的粘结面与右下钳指部的粘结面在粘结时因电极不对齐而引起钳指在夹持方向与垂直于夹持方向上的输出位移的相互耦合。附图说明图1为本专利技术的俯视图；图2为本专利技术的仰视图；图3为图1中左钳指的A-A剖视图；图4为图1中右钳指的A-A剖视图；图5为本专利技术的上压电陶瓷晶片的非粘结面的结构示意图；图6为本专利技术的上压电陶瓷晶片的粘结面的结构示意图；图7为本专利技术的下压电陶瓷晶片的非粘结面的结构示意图；图8为本专利技术的下压电陶瓷晶片的粘结面的结构示意图；图9(a)、(b)、(c)分别为本专利技术的钳指实现不同动作的原理说明图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例一：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四自由度压电微夹钳，包括上压电陶瓷晶片和下压电陶瓷晶片，所述的上压电陶瓷晶片和所述的下压电陶瓷晶片上下粘结固定且相互绝缘，所述的上压电陶瓷晶片包括上支撑部和一体连接在所述的上支撑部的左上钳指部和右上钳指部，所述的左上钳指部和所述的右上钳指部沿所述的上支撑部的中心线对称，所述的左上钳指部的自由端和所述的右上钳指部的自由端分别一体设置有可用于安装不同夹持头的上扩展部，所述的下压电陶瓷晶片包括下支撑部和一体连接在所述的下支撑部的左下钳指部和右下钳指部，所述的左下钳指部和所述的右下钳指部沿所述的下支撑部的中心线对称，所述的左下钳指部的自由端和所述的右下钳指部的自由端分别一体设置有可用于安装不同夹持头的下扩展部，所述的上支撑部与所述的下支撑部、所述的左上钳指部与所述的左下钳指部、所述的右上钳指部和所述的右下钳指部、所述的上扩展部与所述的下扩展部分别对齐，其特征在于所述的左上钳指部的非粘结面上固定有相互独立且并排设置的第一左上电极、第二左上电极和第三左上电极，所述的第一左上电极、所述的第二左上电极和所述的第三左上电极分别对应一体连接有第一左上电极引出脚、第二左上电极引出脚和第三左上电极引出脚，所述的右上钳指部的非粘结面上固定有相互独立且并排设置的第一右上电极、第二右上电极和第三右上电极，所述的第一右上电极、所述的第二右上电极和所述的第三右上电极分别对应一体连接有第一右上电极引出脚、第二右上电极引出脚和第三右上电极引出脚，所述的第一左上电极引出脚、所述的第二左上电极引出脚、所述的第三左上电极引出脚、所述的第一右上电极引出脚、所述的第二右上电极引出脚和所述的第三右上电极引出脚分别独立固定设置在所述的上支撑部的非粘结面上，所述的左下钳指部的非粘结面上固定有相互独立且并排设置的第一左下电极、第二左下电极和第三左下电极，所述的第一左下电极、所述的第二左下电极和所述的第三左下电极分别对应一体连接有第一左下电极引出脚、第二左下电极引出脚和第三左下电极引出脚，所述的右下钳指部的非粘结面上固定有相互独立且并排设置的第一右下电极、第二右下电极和第三右下电极，所述的第一右下电极、所述的第二右下电极和所述的第三右下电极分别对应一体连接有第一右下电极引出脚、第二右下电极引出脚和第三右下电极引出脚，所述的第一左下电极引出脚、所述的第二左下电极引出脚、所述的第三左下电极引出脚、所述的第一右下电极引出脚、所述的第二右下电极引出脚和所述的第三右下电极引出脚分别独立固定设置在所述的下支撑部的非粘结面上，所述的第一左上电极与所述的第一左下电极、所述的第二左上电极与所述的第二左下电极、所述的第三左上电极与所述的第三左下电极、所述的第一右上电极与所述的第一右下电极、所述的第二右上电极与所述的第二右下电极、所述的第三右上电极与所述的第三右下电极分别上下对齐，所述的第一左上电极引出脚与所述的第三左下电极引出脚电连接，所述的第二左上电极引出脚与所述的第二左下电极引出脚电连接，所述的第三左上电极引出脚与所述的第一左下电极引出脚电连接，所述的第一右上电极引出脚与所述的第三右下电极引出脚电连接，所述的第二右上电极引出脚与所述的第二右下电极引出脚电连接，所述的第三右上电极引出脚与所述的第一右下电极引出脚电连接，所述的左下钳指部的粘结面上固定有第四左下电极，所述的第四左下电极与所述的第二左上电极、所述的第二左下电极上下对齐，所述的右下钳指部的粘结面上固定有第四右下电极，所述的第四右下电极与所述的第二右上电极、所述的第二右下电极上下对齐，所述的第四左下电极上一体连接有第四左下电极引出脚，所述的第四右下电极上一体连接有第四右下电极引出脚，所述的第四左下电极引出脚与所述的第四右下电极引出脚分别独立固定在所述的下支撑部的粘结面上。...

【技术特征摘要】
1.一种四自由度压电微夹钳，包括上压电陶瓷晶片和下压电陶瓷晶片，所述的上压电陶瓷晶片和所述的下压电陶瓷晶片上下粘结固定且相互绝缘，所述的上压电陶瓷晶片包括上支撑部和一体连接在所述的上支撑部的左上钳指部和右上钳指部，所述的左上钳指部和所述的右上钳指部沿所述的上支撑部的中心线对称，所述的左上钳指部的自由端和所述的右上钳指部的自由端分别一体设置有可用于安装不同夹持头的上扩展部，所述的下压电陶瓷晶片包括下支撑部和一体连接在所述的下支撑部的左下钳指部和右下钳指部，所述的左下钳指部和所述的右下钳指部沿所述的下支撑部的中心线对称，所述的左下钳指部的自由端和所述的右下钳指部的自由端分别一体设置有可用于安装不同夹持头的下扩展部，所述的上支撑部与所述的下支撑部、所述的左上钳指部与所述的左下钳指部、所述的右上钳指部和所述的右下钳指部、所述的上扩展部与所述的下扩展部分别对齐，所述的左上钳指部的非粘结面上固定有相互独立且并排设置的第一左上电极、第二左上电极和第三左上电极，所述的第一左上电极、所述的第二左上电极和所述的第三左上电极分别对应一体连接有第一左上电极引出脚、第二左上电极引出脚和第三左上电极引出脚，所述的右上钳指部的非粘结面上固定有相互独立且并排设置的第一右上电极、第二右上电极和第三右上电极，所述的第一右上电极、所述的第二右上电极和所述的第三右上电极分别对应一体连接有第一右上电极引出脚、第二右上电极引出脚和第三右上电极引出脚，所述的左下钳指部的非粘结面上固定有相互独立且并排设置的第一左下电极、第二左下电极和第三左下电极，所述的第一左下电极、所述的第二左下电极和所述的第三左下电极分别对应一体连接有第一左下电极引出脚、第二左下电极引出脚和第三左下电极引出脚，所述的右下钳指部的非粘结面上固定有相互独立且并排设置的第一右下电极、第二右下电极和第三右下电极，所述的第一右下电极、所述的第二右下电极和所述的第三右下电极分别对应一体连接有第一右下电极引出脚、第二右下电极引出脚和第三右下电极引出脚，所述的第一左上电极与所述的第一左下电极、所述的第二左上电极与所述的第二左下电极、所述的第三左上电极与所述的第三左下电极、所述的第一右上电极与所述的第一右下电极、所述的第二右上电极与所述的第二右下电极、所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔玉国，冯锋义，郑军辉，蔡成波，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33