專利名稱：一種測量微夾力的微夾鉗的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于微型機械技術領域中執(zhí)行器類，涉及一種對微米尺度動作夾鉗的改進。
日本機械技術研究所所報V01.50,No.2公開的微夾鉗如圖1所示它包括動力源、驅(qū)動電路、杠桿支點、杠桿動力臂、杠桿阻力臂。當動力源運動范圍小于微夾鉗所要求的開合量時，則需要放大機構對動力源的的運動范圍進行放大，來滿足微夾鉗所需的開合量。放大機構由二個杠桿支點、二個杠桿動力臂和二個杠桿阻力臂組成，它對動力源運動范圍采用多級放大，用柔性鉸鏈作杠桿支點，則只能實現(xiàn)微夾鉗的張開與閉合單一的機械動作。這種微小鉗不能對被夾持物的受力情況進行監(jiān)視，則易把被夾持物夾持變形甚至夾壞。它不能檢測被夾持物的表面硬度。
本實用新型的目的是克服已有技術的問題，對被夾持物受力情況進行監(jiān)視，根據(jù)被夾持物受力情況感知被夾持物表面的軟硬程度。
本實用新型的詳細內(nèi)容如圖2和圖3所示它包括動力源1、杠桿動力臂2、杠桿支點3、杠桿阻力臂4、懸臂梁5、應變片6、鉗體7、絞鏈8、基座9、動力源驅(qū)動電路10、電橋11、放大電路12，動力源驅(qū)動電路10的輸出端與動力源1的輸入端聯(lián)接，在兩個基座9之間聯(lián)接動力源1，兩個基座9分別與兩個杠桿動力臂2通過鉸鏈8柔性聯(lián)接，兩個杠桿動力臂2和兩個杠桿阻力臂4通過兩個杠桿支點3分別與鉗體7柔性聯(lián)接，兩個懸臂梁5的根部分別與兩個杠桿阻力臂4的頭部固定聯(lián)接，應變片6與懸臂梁5的根部固定聯(lián)接，利用懸臂梁5作為力的測量元件，應變片6的兩端與電橋11中的精密電阻兩端聯(lián)接構成橋路，電橋11的輸出端與放大電路12的輸入端聯(lián)接，放大電路12的輸出端與動力源驅(qū)動電路10的輸入端聯(lián)接。
本實用新型的工作過程當動力源驅(qū)動電路10通電后，由人工根據(jù)夾持要求向動力源驅(qū)動電路10輸入微夾鉗的夾力指令，夾力指令應由小到大逐漸增加，不超過被夾持物所能承受的最大夾持力，此時，動力源驅(qū)動電路10的輸出信號驅(qū)動動力源1產(chǎn)生動作，動力源1動作的位移量信號經(jīng)鉸鏈8作用到杠桿動力臂2上，由杠桿原理可知杠桿動力臂2位移量經(jīng)過杠桿支點3通過杠桿阻力臂4及懸臂梁5得到放大，則放大的位移量使懸臂梁5的頭部產(chǎn)生夾持動作。被夾持物受到夾鉗的夾持力時產(chǎn)生相應的反作用力，則當兩個懸臂梁5受到被夾持物的反作用力時，應變片6與懸臂梁5聯(lián)接的部位產(chǎn)生相應的應變，這種應變被應變片6檢測到，則應變片6產(chǎn)生相應的電阻值變化，這種電阻值變化引起電橋11輸出信號的變化，電橋11的輸出信號經(jīng)放大電路12放大后輸入動力源驅(qū)動電路10并與夾持力指令比較而形成負反饋，保證懸臂梁5頭部達到輸入夾力指令值，使微夾鉗實現(xiàn)恒夾力控制。
本實用新型的積極效果由于采用懸臂梁5、應變片6、電橋11和放大電路12組成的結構，則能夠?qū)ξA鉗的夾持力進行實時測量，從而能對被夾持物受力情況進行監(jiān)視。根據(jù)被夾持物受力情況，感知被夾持物表面的軟硬程度。本實用新型適用于對微小機械零件進行夾持的操作，通過對夾力的控制，避免夾壞微小機械零件，還能夠應用于生物醫(yī)學領域，用于夾持微小的生物細胞組織，感知并測量生物細胞組織的力學性質(zhì)。


圖1是已有技術結構主視圖。
圖2是本實用新型機械結構示意圖。
圖3是本實用新型電路框圖。
本實用新型的一個實施例圖2和圖3所示。
動力源1選用市場上供應AE020308壓電元件。杠桿動力臂2、杠桿支點3、杠桿阻力臂4、鉗體7、鉸鏈8、基座9采用厚度為2mm的45號鋼板線切割制成一體化結構。懸臂梁5選用0.05mm的不鎊鋼片制成。應變片6選用市場上供應的KSN-2-120-E5-11半導體應變片。動力源電路10由運算放大器和功率放大器組成，運算放大器選用AD707型號且運算放大器采用三級放大形式。功率放大器選用3583型號，由3583功率放大器構成恒流源電路推動動力源1工作，電橋11由供電電源、精密電阻組成，根據(jù)測力精度的情況來選擇供電電源穩(wěn)定性。放大電路12由AD522和AD52等運算放大器及供電電源組成。本實用新型將動力源驅(qū)動電路10、電橋11、放大電路12組成控制電箱，控制電箱中動力源驅(qū)動電路10的輸出端與動力源1輸入端聯(lián)接?？刂齐娤渲须姌?1的輸入端與應變片6的輸出聯(lián)接。
本實用新型的另一個實施例即是將放大電路12的輸出端與顯示儀表輸入端聯(lián)接，此時，放大電路12的輸出端與動力源驅(qū)動電路10的輸入端2無聯(lián)接。顯示儀表讀取夾持力數(shù)值，根據(jù)夾持要求由人工向動力源驅(qū)動電路10輸入夾鉗開合量指令，開合量指令由小到大輸入，操作者可用顯微鏡觀察被夾持物的夾持變形情況，根據(jù)夾持變形情況確定夾鉗的開合量大小。
權利要求1．一種測量微夾力的微夾鉗，它包括動力源1、杠桿動力臂2、桿支點3、杠桿阻力臂4、鉗體7、絞鏈8、基座9、動力源驅(qū)動電路10、電橋11、放大電路12，其特征在于它還包括兩個懸臂梁5的眼部分別與兩個杠桿阻力臂4的頭部固定聯(lián)接，應變片6與懸臂梁5的根部固定聯(lián)接，應變片6的兩端分別與電橋11中的精密電阻兩端聯(lián)接，電橋11的輸出端與放大電路12的輸入端聯(lián)接，放大電路12的輸出端與動力源驅(qū)動電路10的輸入端聯(lián)接。
專利摘要本實用新型屬于微型機械技術領域執(zhí)行器類，涉及一種對微米尺度動作夾鉗的改進，已有技術不能對夾鉗所夾持物的受力情況進行測量和監(jiān)視。本實用新型包括有動力源、杠桿支點、杠桿動力臂、杠桿阻力臂、懸臂梁、應變片、鉗體、基座、鉸鏈、驅(qū)動電路、電橋、放大電路，它能對微夾鉗的夾持力進行測量、監(jiān)視、控制并感知被夾持物表面的軟硬程度。它適用于微小機械零件的夾持及生物醫(yī)學領域用于夾持微小的生物細胞組織等。
文檔編號G01L1/22GK2352945SQ9824516
公開日1999年12月8日 申請日期1998年10月28日 優(yōu)先權日1998年10月28日
發(fā)明者李路明, 王立鼎, 張培 申請人:中國科學院長春光學精密機械研究所