биметаллический микросхват

Формула изобретения

Биметаллический микросхват, содержащий основу и пальцы микросхвата, отличающийся тем, что пальцы микросхвата выполнены из биметаллических пластин, концы которых неподвижно закреплены в подогревающем термоэлементе, а с обратной стороны подогревающего термоэлемента установлен термоэлектрический модуль на основе эффекта Пельтье.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области микроробототехники и может быть использовано в качестве исполнительного устройства микроманипулятора.

Известен пьзоэлектрический схват, содержащий основу охвата, тяги и пьезоприводы, к основе схвата одним концом жестко прикреплен пьезопривод, а второй конец пьезопривода соединен с тягой при помощи скобы, соединение выполнено с возможностью скольжения тяги вдоль пьезопривода, и тяги прикреплены к основе схвата при помощи винта, причем пьезопривод выполнен в виде плоских пьезоэлектрических элементов [патент РФ № 2172239, кл. B25J 7/00, опубл. 20.08.2001, БИ № 23].

Основным недостаткам данного устройства является наличие механических передач. У данного устройства также неудовлетворительные массовые и габаритные характеристики (натурный образец в длине составляет около 100 мм, ширине - 30 мм).

Известен также схват микроманипулятора, содержащий основу схвата, кисть схвата, упругодеформируемые зажимные пальцы, привод, выполненный в виде линейного электромагнитного двигателя, содержащего якорь из ферромагнитного материала и единственную систему обмоток электромагнита, тягу, выполненную в виде выдвижного звена с трубчатым концом, причем якорь линейного электродвигателя жестко соединяет основу схвата с кистью, к которой жестко закреплены зажимные пальцы, связанные между собой возвратной пружиной, а обмотка электромагнита установлена в выдвижном звене, расположенном коаксиально с якорем и кистью схвата [патент РФ № 2259915, кл. B25J 7/00, опубл. 10.09.2005, БИ № 25].

Из основных недостатков данного устройства можно отметить конструктивную сложность, а также вероятность электромагнитных наводок со стороны электромагнитного двигателя на объекты микросреды.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является электростатический микросхват, содержащий основу, корпус, зажимные пальцы из электроизоляционного материала, приводы, выполненные в виде электростатических преобразователей, содержащих подвижную и неподвижную электропроводниковые плоскопараллельные пластины со слоем упругого диэлектрика между ними [патент РФ № 2266190, кл. B25J 7/00, опубл. 20.12.2005, БИ № 35].

Основным недостатком прототипа являются низкие по величине значения сил, развиваемых электростатическим приводом для зажима и удержания микрообъектов. Следует также отметить низкую надежность указанного устройства из-за возможности возникновения электрического пробоя.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является улучшение эксплуатационных характеристик, связанное с увеличением сил удержания микрообъектов, а также повышение надежности.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в биметаллическом микросхвате, содержащем основу, пальцы микросхвата, в отличие от прототипа, пальцы микросхвата выполнены из биметаллических пластин, концы которых неподвижно закреплены в подогревающем термоэлементе, а с обратной стороны подогревающего термоэлемента установлен термоэлектрический модуль на основе эффекта Пельтье.

На чертеже представлена конструкция биметаллического микросхвата.

Биметаллический микросхват (фиг.1) содержит основание 1, пальцы 2 микросхвата, выполненные из биметаллических пластин, термоэлемент 3 и термоэлектрический модуль 4 на основе эффекта Пельтье.

Биметаллический микросхват работает следующим образом.

При пропускании электрического тока через термоэлемент 3 происходит нагревание биметаллических пластин, которые при увеличении температуры изгибаются, в результате их концы сводятся, тем самым реализуется операция захвата микрообъекта.

Вторая фаза работы - выпускание реализуется охлаждением термоэлемента 3 термоэлектрическим модулем 4 на основе эффекта Пельтье. При подаче электрического напряжения термоэлектрический модуль 4 поглощает тепло термоэлемента 3, вызывая охлаждение биметаллических пластин, что приводит к размыканию их концов и реализации таким образом операции выпускания микрообъекта.

Следует отметить, что величина перемещения пальцев микросхвата легко регулируется изменением тока через термоэлемент. Величина силы сжатия пальцев микросхвата может варьироваться в широком диапазоне подбором геометрических параметров биметаллических пластин, а также используемыми металлами. Надежность удержания микрообъектов обеспечивается поддержанием температуры биметаллических пластин в заданном диапазоне.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики микросхвата, связанные с увеличением силы удержания микрообъектов, а также повысить надежность операций захвата-удержания микрообъектов.