新型非对称阶梯式微夹钳设计*

陈晓东，胡思雅，邓子龙，高兴军

(辽宁石油化工大学 机械工程学院，辽宁 抚顺 113001)

0 引 言

微电子工业作为一个多元化行业，在过去的几十年里得到了快速的发展。微操作作为微电子工业的一项关键技术[1]，在微/纳米技术[2]、精密加工[3]、生物工程[4]、医疗科学[5]等领域引起了人们的广泛关注。微夹钳作为微操作的末端执行器，与微零件或组件直接接触。决定着微操作任务能否成功。

从研究现状来看，微夹钳的关键问题包括选取驱动方式、增加位移放大倍率、提高夹持精度。目前，微夹钳常用的驱动方式有压电驱动、静电驱动、电热驱动、形状记忆合金驱动等。相比于其他驱动方式，压电驱动具有反应速度快、灵敏度高、输出力大的优点[6～8]；微夹钳增加位移放大倍率主要通过位移放大机构来完成，常用的放大机构有杠杆放大机构、桥式放大机构和菱形放大机构。桥式放大机构和菱形放大机构将压电陶瓷置于放大机构内部，相比于杠杆放大机构可以使结构更加紧凑。杠杆放大机构、桥式放大机构和菱形放大机构均属于单极放大机构。单极放大机构放大倍数有限，扩大夹持行程主要通过多个单极放大机构组合成的多级放大机构完成[7]，设计的微夹钳在应用多级放大机构的同时在钳指处采用阶梯式设计，有效提高了夹持位移；提高夹持精度的方式主要包括两方面：微夹持运动学精度和微夹持夹持力精度。微夹持运动学精度主要体现为平行夹持精度，当微夹持对象为球形，椭圆形或者不规则形状以及薄壁物体时，平行夹持更加稳定且可以避免应力集中破坏微夹持物[8,9]。……