[发明专利]用于微致动器的装置，以及配备有该装置的微致动器

说明书

一种用于微致动器的装置，包括主体(110)、两个端子构件(20、22)，该端子构件以关节(136、138)连结在主体(110)上，位于主体(110)的一侧，以及两个彼此面对的可变形碗形壁(120、122)。壁被配置为容纳致动器，这些壁(120、122)的位于一侧的两个相应的第一边缘(1202、1222)被固定(1264)到主体(110)上，而这些壁(120、122)位于另一侧的两个相应的第二边缘(1204)在致动器的作用下连续移动到壁(120、122)的变形。该运动由两个终止于两个相应的端子构件(20、22)的臂(132、134)传递。

技术领域

本发明涉及用于微致动器的装置的领域，且特别是用于微技术夹具的装置的领域。

背景技术

微致动器是能够在非常短的距离(以下称为致动器行程)内产生运动的机械装置。特别是，微技术夹具是微致动器，其通过沿着致动器行程移动的指状物来执行对小物体的抓取。这些指状物通常安装在指状物载体(也称为端子构件)上。

微技术夹具，以及更普遍的微致动器，最常由压电致动器驱动，该压电致动器能够在电场的作用下膨胀和收缩，即变形。压电致动器通常具有沿叠层方向的叠层的形式。该叠层纵向变形，由在其长度上穿过它的电场控制。该受控变形允许在非常短的距离内的精确抓取。

压电叠层的行程约为其长度的千分之一(1/1000)。工业应用所需的致动器行程必须至少为400μm。为了获得超过微技术夹具的紧凑比的合理的致动器行程，微技术夹具包括在压电叠层和指状物载体之间的放大结构。该放大结构通过将压电叠层的变形乘以放大因子来将其转化为指状物载体的移动。

然而，目前微致动器的放大结构并不令人满意。

已知的放大结构的放大因子较低，一般小于5:1。因此，微技术夹具占用了大量空间，最长可达500毫米。它们融入产业链是复杂的，甚至是不可能的。

这些放大结构基于大量易损元件的复杂的组装，例如专利FR 1758847，其描述了一种微技术夹具，其放大结构是三维的并带有膜。已知的微技术夹具不适合大规模生产，并且它们的使用寿命短。

在某些已知的放大结构中，指状物的运动不保持它们的方向并且是不对称的。微技术夹具是已知的，其中单个指状物是可移动的，或者其中两个指状物由不同的运动驱动。这样的微技术夹具难以用于工业应用所强加的精确操作。

IEEE/ASME机电一体化汇刊24卷(2019)的Wang，Fujun等人的文章“具有非对称柔顺结构的新型双轴显微机械手的设计”：656-665页尤其广为人知，它描述了一种放大结构，其指状物中之一的放大率可达11:1，另一指状物的放大率可达4.6:1。该放大结构具有比其他已知放大结构更大的放大因子，但代价是高度不对称。此外，它的大量零件使其复杂、易损且无法使用。

本发明改善了该情况。

发明内容

在这方面，本发明提出了一种用于微致动器的装置，包括

-主体，

-两个关节式连结在主体上的端子构件，其位于主体的一侧，

-两个彼此面对的可变形碗形壁，其布置为容纳致动器，这些壁的位于一侧的两个相应的第一边缘被紧固在主体上，而这些壁的位于另一侧的两个相应的第二边缘在致动器的作用下连续移动到使壁变形，

-该运动由终止于两个相应端子构件的两个臂传递。

本发明的装置的放大因子是高的。它可以超过30:1(或30/1)，即对于致动器的1μm的纵向变形，端子构件移动至少30μm，甚至50:1。该装置还易于制造。此外，由于零件数量少和其简便性，该装置的坚固性远高于传统结构的坚固性。

在多种替代实施例中，微致动器的装置还可以具有以下特征中的一个或多个：