一种面向光纤相位对准操作的复合式微夹钳的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微操作技术领域，特指一种面向光纤相位对准操作的复合式微夹钳。
【背景技术】
[0002]MEMS光开关的装配是一个将光纤与硅芯片集成在一起的微装配过程，需要用微夹钳来抓取光纤，并将其准确地放入芯片上的输入槽与输出槽中，为了保证光路耦合效率，MEMS光开关装配时需要满足输入槽与输出槽中的光纤相位对准，由于光纤的尺寸比较小，直径大约90微米，光纤与硅芯的装配精度要求较高，并且光纤比较脆，直接夹取容易损伤表面，光纤的相位对准过程往往需要绕着光纤轴转动光纤，然而这是传统微夹钳难于达到的。传统的方法是通过让微夹钳整体绕一个圆弧形的轴承转动来实现，但由于轴承间存在较大的间隙和摩擦力，这种方法很难满足光纤精密对准的要求，因此需要高精度的既有吸附夹持又有旋转搓动功能的复合式微夹钳。
[0003]微夹钳具有三种常见的末端夹持方式:平行夹持、角夹持和真空吸附夹持。真空吸附夹持主要用于脆、易碎和易变形且表面光滑的微小物件的夹持和平面上的操作，由于光纤比较脆，易于损伤表面，故需要采用真空吸附夹持。
【发明内容】
[0004]针对以上问题，本发明提供了一种面向光纤相位对准操作的复合式微夹钳，其具有吸附夹持和旋转搓动功能，微夹钳末端既能通过吸附实现对光纤的吸附夹持避免损坏光纤表层，又能通过微夹钳手指对光纤的旋转搓动以实现光纤的相位对准操作。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0006]—种面向光纤相位对准操作的复合式微夹钳，包括压电陶瓷微夹钳、真空微夹钳、真空吸附器、压电陶瓷微致动器、基座与微型直流电机，压电陶瓷微致动器包括压电陶瓷微致动器一与压电陶瓷微致动器二，基座包括基座一与基座二，压电陶瓷微夹钳固定安装于基座一上，压电陶瓷微致动器一安装于压电陶瓷微夹钳的柔性铰链与基座一之间，真空微夹钳固定安装于基座二上，压电陶瓷微致动器二安装于真空微夹钳的柔性铰链与基座二之间，基座一上设有凸台，微型直流电机安装于凸台上，基座二通过微型直流电机安装于基座一上，真空吸附器安装于真空微夹钳上。
[0007]进一步而言，所述基座一上设有Y轴向板，基座二上设有X轴向板，X轴向板上设有沉头孔一，沉头孔一配合设有紧顶螺钉二，紧顶螺钉二穿过沉头孔一后螺纹连接于压电陶瓷微致动器二，Y轴向板上设有沉头孔二，沉头孔二配合设有紧顶螺钉一，紧顶螺钉一穿过沉头孔二后螺纹连接于压电陶瓷微致动器一。
[0008]进一步而言，所述真空微夹钳一侧设有真空吸附器接头，真空微夹钳另一侧设有吸附端，真空吸附器配合安装于真空吸附器接头上，吸附端上设有V型槽。
[0009]进一步而言，所述基座一上设有通孔一，基座二上设有通孔二，微型直流电机的轴穿于通孔一与通孔二内，并通过多个螺钉固定，微型直流电机驱动基座二运动，基座二带动真空微夹钳运动。
[0010]进一步而言，所述压电陶瓷微夹钳与真空微夹钳采用非对称安装于基座上，压电陶瓷微夹钳与真空微夹钳通过多个螺栓固定安装于基座上。
[0011]进一步而言，所述压电陶瓷微致动器一采用RP150/5*5/30型号，所述压电陶瓷微致动器二采用RP150/5*5/20型号。
[0012]本发明有益效果:
[0013]本发明所述压电陶瓷微夹钳与真空微夹钳采用柔性铰链杠杆机构设计，采用整块板材线切割后装配而成，相比传统微夹钳，其具有无间隙、无润滑、无摩擦等优点，采用压电陶瓷微致动器作为驱动源，可方便实现微夹钳夹持末端的高精度定位；
[0014]本发明所述复合式微夹钳具有吸附夹持和旋转搓动功能，并通过压电陶瓷微夹钳与真空微夹钳协同作业完成对光纤相位调整及装配的操作任务，有效避免损坏光纤表层；
[0015]本发明所述压电陶瓷微夹钳与真空微夹钳采用非对称安装于基座上，更加紧凑简洁，有效节约成本和加工难度，且协同作业可控性更高。
【附图说明】
[0016]图1是本发明整体结构图；
[0017]图2是本发明基座结构图；
[0018]图3是本发明真空微夹钳结构图；
[0019]图4是本发明压电陶瓷微夹钳结构图；
[0020]图5是本发明真空微夹钳与压电陶瓷微夹钳对比图；
[0021 ]图6是本发明夹持端放大图；
[0022]图7是本发明变形点结构图；
[0023I图8是本发明运动示意图。
[0024]1、压电陶瓷微夹钳;2、真空微夹钳;21、吸附端;22、V型槽;3、真空吸附器;4、压电陶瓷微致动器一;41、压电陶瓷微致动器二;5、基座一;50、基座二;6、光纤;7、真空吸附器接头;8、X轴向板;81、沉头孔一;9、Y轴向板;91、沉头孔二； 1、螺栓；11、紧顶螺钉一；12、微型直流电机；13、螺钉；14、凸台；15、通孔一 ；151、通孔二； 161、切缝；162、板材；164、通孔三；18、紧顶螺钉二。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
[0026]如图1所示，本发明所述一种面向光纤相位对准操作的复合式微夹钳，包括压电陶瓷微夹钳1、真空微夹钳2、真空吸附器3、压电陶瓷微致动器、基座与微型直流电机12，压电陶瓷微致动器包括压电陶瓷微致动器一4与压电陶瓷微致动器二41，基座包括基座一5与基座二 51，压电陶瓷微夹钳I固定安装于基座一 5上，压电陶瓷微致动器一 4安装于压电陶瓷微夹钳I的柔性铰链与基座一5之间，真空微夹钳2固定安装于基座二51上，压电陶瓷微致动器二 41安装于真空微夹钳2的柔性铰链与基座二 51之间，基座一 5上设有凸台14，微型直流电机12安装于凸台14上，基座二51通过微型直流电机12安装于基座一5上，真空吸附器3安装于真空微夹钳2上。
[0027]以上所述构成本发明基本结构。
[0028]本发明采用将压电陶瓷微夹钳I固定安装于基座一5上，并将压电陶瓷微致动器一4安装于压电陶瓷微夹钳I的柔性铰链与基座一5之间，通过压电陶瓷微致动器一4带动压电陶瓷微夹钳1，可使压电陶瓷微夹钳I夹持端高精度定位，将真空微夹钳2固定安装于基座二51上，并将压电陶瓷微致动器二 41安装于真空微夹钳2的柔性铰链与基座二 51之间，通过压电陶瓷微致动器二 41带动真空微夹钳2，可使真空微夹钳2夹持端高精度定位，采用压电陶瓷微夹钳I与真空微夹钳2协同工作实现对光纤6旋转搓动功能，同时真空微夹钳2上设有真空吸附器3，起到对光纤6的吸附夹持功能，避免损坏光纤6表层。
[0029]更具体而言，所述基座一5上设有Y轴向板9，基座二51上设有X轴向板8，X轴向板8上设有沉头孔一 81，沉头孔一 81配合设有紧顶螺钉二 18，紧顶螺钉二 18穿过沉头孔一 81后螺纹连接于压电陶瓷微致动器二 41，Y轴向板9上设有沉头孔二 91，沉头孔二 91配合设有紧顶螺钉一 11，紧顶螺钉一 11穿过沉头孔二 91后螺纹连接于压电陶瓷