一种杠杆夹持装置的制作方法

本发明涉及材料测试技术领域，尤其涉及一种杠杆夹持装置。

背景技术：

随着纳米科学与技术的发展，对材料光、电、力、磁等物理和化学性质测试的空间分辨率已经达到纳米尺度，甚至直接在分子或者原子的水平上进行观察，这就要求测试分析设备同时满足以下两方面的必要条件：一是样品表面在原子尺度上的清洁，这就要求这类实验必须在超高真空环境中进行，以防止吸附和氧化等对样品表面的污染；二是必须在测量过程中在纳米尺度上对样品精准定位，目前，解决这一问题比较成熟的方法是采用多个维度的压电陶瓷运动部件驱动样品或者探针运动。在压电陶瓷正面和背面都镀有电极，加一定电压可以导致压电陶瓷在特定方向的伸缩，从而驱动样品或者探针运动。

然而，各种压电陶瓷运动部件所能承受外力都是非常有限的，过大的外加力矩非常容易造成压电陶瓷部件的损坏。而在超高真空环境中，操作人员不可能用手直接在这类精密运动部件上对样品进行插拔，必须借助机械手、传递杆等部件来进行。这就对在这些精密压电运动部件上的样品夹持装置提出了很高的要求：一方面在安装或取下样品的时候，该装置与样品之间应是松配合，也即在插拔样品的时候，晃动余量很大，阻力很小，可以很轻松地进行；同时该样品夹持装置被锁定，以使插拔样品的时候机械手、传递杆等施加在样品上的力不会作用于压电陶瓷上。另一方面，在进行测量的时候，该样品夹持装置又能不被锁定，能被压电陶瓷运动装置驱动从而自由移动，同时能够紧紧夹住样品，减少测量时候由于机械振动而产生的噪声。

技术实现要素：

本发明提供的杠杆夹持装置，能够实现在样品插拔的时候松开样品并锁定夹持装置，而在进行样品测量的时候夹紧样品并松开夹持装置。

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案为：一种杠杆夹持装置，包括

基板，以及

设置于所述基板上的承载机构和夹持机构；

所述夹持机构包括支座以及活动固定于所述支座上的杠杆；所述杠杆包括一抵持端，其中，所述杠杆具有所述抵持端与所述承载机构抵持的第一状态、以及所述抵持端与所述承载机构分离的第二状态，所述夹持机构具有使所述杠杆从第二状态向所述第一状态运动的趋势。

进一步地，所述夹持机构设置于所述承载机构的周侧。

进一步地，所述支座与所述杠杆之间的连接部不低于所述承载机构表面。

进一步地，所述基板上设置有凹槽，所述承载机构位于所述凹槽内。

进一步地，所述夹持机构还包括与所述杠杆连接的复位部件，所述复位部件在所述杠杆位于第一状态时受到的力小于在所述杠杆位于第二状态时受到的力。

进一步地，所述复位部件为扭簧或拉簧。

进一步地，还包括与所述基板连接的驱动机构，所述驱动机构至少用于驱动所述基板进行升降运动。

进一步地，所述的驱动机构为压电陶瓷电机。

进一步地，还包括与所述驱动机构连接的支撑部件，所述支撑部件包括支架，所述支架包括底板以及由所述底板向上延伸的侧板，所述驱动机构设置于所述底板上。

进一步地，所述支撑部件还包括与所述夹持机构对应设置的按压部，所述按压部包括设置于所述基板周侧的第一转臂以及弯折连接于所述第一转臂的第二转臂，所述第二转臂可悬于所述杠杆上方，使得所述第二转臂和所述杠杆在水平面上的投影有重叠，所述第一转臂可转动地连接于所述侧板上，所述杠杆夹持装置还包括旋紧装置，所述旋紧装置可在所述第二转臂转动至悬于所述杠杆上方时锁紧所述第一转臂。

本发明提供的杠杆夹持装置，能够实现在样品插拔的时候松开样品并锁定夹持装置，而在进行样品测量的时候夹紧样品并松开夹持装置。本发明提供的杠杆夹持装置操作简单、定位精准，而且在外界机械手对样品进行插拔过程中不会损坏夹持装置各部件，节约成品、提高效率。

附图说明

通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：

图1为实施例1杠杆夹持装置结构示意图；

图2a为实施例2杠杆夹持装置处于夹紧状态时结构示意图；

图2b为实施例2杠杆夹持装置处于打开状态时结构示意图；

图2c为实施例2杠杆夹持装置处于测试状态时结构示意图；

图3为实施例2夹持机构结构示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。

实施例1

参照图1，本实施例中所述杠杆夹持装置，包括夹持部件1。所述夹持部件1包括基板11、以及固定于所述基板上的承载机构12以及夹持机构13。所述承载机构12用于承载样品14，所述样品14固定于所述承载机构上。所述夹持机构13设置于所述承载机构12周侧，其包括：支座13a以及活动固定于所述支座上的杠杆13b，所述杠杆包括一抵持端131，其中，所述杠杆具有所述抵持端131与所述承载机构抵持的第一状态(图2b和2c所示状态)、以及所述抵持端与所述承载机构分离的第二状态(图2a所示状态)，所述夹持机构具有使所述杠杆从第二状态向所述第一状态运动的趋势。当所述杠杆处于第一状态时，所述杠杆13b与所述承载机构12抵接；用于将所述承载机构12固定于所述基板11上。

具体的，所述基板11上设置有用于搁置所述承载机构12的凹槽11a，其中，为了便于从所述凹槽11a中插拔承载有样品的承载机构12，所述承载机构12上还设置有拉环12c，通过所述的拉环可以很轻松的对所述的承载机构进行插拔。为了操作方便，所述夹持机构13对称的设置于所述凹槽的两侧。

为了更清楚描述本实施例的结构，以支座为支点，将所述杠杆划分为受力 端130以及抵持端131。定义所述支座面向所述承载结构的一侧为支座内侧，定义位于支座内侧的杠杆部分为抵持端131；定义所述支座背向所述承载机构一侧为支座外侧，定义位于支座外侧的杠杆部分为受力端130。

当所述杠杆处于第一状态时，所述杠杆的抵持端131与承载结构抵接，例如，可以设置所述抵持端与所述支座之间的力矩大于所述受力端与所述支座之间的力矩。根据杠杆原理，杠杆以支座为支点，此时，抵持端由于力矩更大而自然垂下，实现与承载机构抵接，并依靠抵持端自身的重力将承载有样品的承载结构固定于基板上；而受力端则由于力矩较小而被抬高。在所述杠杆处于第一状态时，可以对固定于所述基板11上的承载有样品的承载机构进行测试。

当所述杠杆处于第二状态时，所述受力端下移，同时带动所述抵持端上抬，所述抵持端与所述承载机构分离。在所述杠杆处于第二状态时，可以对承载有样品的承载机构进行插拔。

实施例2

下面介绍对实施例1的结构的改进。

参照图2a、2b，实施例中所述杠杆夹持装置，包括夹持部件1、定位部件2、支撑部件3。

其中，所述夹持部件1包括基板11、以及固定于所述基板上的承载机构12以及夹持机构13。所述承载机构12用于承载样品14，所述承载样品14固定于所述承载机构上，所述基板11上设置有用于搁置所述承载机构12的凹槽11a，其中，为了便于从所述凹槽11a中插拔承载有样品的承载机构12，所述承载机构12上还设置有拉环12c，通过所述的拉环可以很轻松的对所述的承载机构进行插拔。所述夹持机构13用于固定所述承载机构12，其位于所述承载机构12周侧，优选的，所述夹持机构13对称的设置于所述承载机构的两侧。

结合图3，与上一实施例不同的是，在本实施例中，所述夹持机构13包括装设于所述基板11上的支座13a、固定于所述支座13a上的杠杆13b以及与所述杠杆连接的复位部件13c，所述复位部件在所述杠杆位于第一状态时受到的力小于在所述杠杆位于第二状态时受到的力。

其中，所述支座包括两相对设置的卡座102以及架设于所述两卡座之间的支撑轴103，所述杠杆被所述支撑轴贯穿，架设在所述支撑轴上，本实施例中，支撑轴即为所述支座13a与所述杠杆13b之间的连接部，所述支撑轴不低于所 述承载机构表面。任意一侧或两侧卡座与所述杠杆之间还连接有复位部件。本实施例中，复位部件例如为单扭簧。所述单扭簧包括固定于所述支座上的簧体100以及由所述簧体一端延伸出的簧臂101，所述簧臂101与所述受力端连接。当所述杠杆处于第一状态时，所述扭簧未发生形变，此时，在扭簧的作用下，所述受力端上抬，所述抵持端与承载结构抵接，如图2b所示。当所述杠杆处于第二状态时时，所述扭簧发生形变，此时，所述扭簧受到的力大于在所述杠杆位于第一状态时所述扭簧受到的力；在扭簧作用力下，所述受力端下移，所述抵持端相应的上抬，如图2a所示，其中，所述受力端上移的角度可以根据实际需要进行调整。

其中，当所述杠杆处于第二状态时，可以在凹槽11a中对所述的承载机构12进行插拔；当所述杠杆处于第一状态时，所述抵持端抵接搁置于所述凹槽中的承载机构并将所述承载机构固定于其中，此时，可以对固定于所述承载机构12上的样品进行测试。

在其他实施例中，所述扭簧也可以用拉簧来代替，具体的，将所述拉簧一端固定于所述基板上，另一端与所述抵持端连接，当所述杠杆处于第一状态时，所述拉簧未发生形变，此时，在所述拉簧的作用下，所述受力端上抬，所述抵持端与承载结构抵接，；当所述杠杆处于第二状态时，所述拉簧发生形变，此时，所述拉簧受到的力大于在所述杠杆位于第一状态时所述拉簧受到的力；在拉簧作用力下，所述受力端下移，所述抵持端相应的上抬。

为了能够实现自动化，所述杠杆夹持装置还包括定位部件2。所述定位部件2包括用于固定所述基板11的固定台21以及与所述固定台21连接的驱动机构22。所述驱动机构22为电机，用于驱动所述夹持部件1进行运动。优选的，所述电机为压电陶瓷电机，在所述压电陶瓷电机上加载不同的电压就可以驱动所述基板作上下直线运动或者绕所述电机转轴旋转。

所述杠杆夹持装置还包括与所述驱动机构连接的支撑部件3。所述支撑部件3包括支架31以及按压部32。其中，所述支架31包括底板31a和由所述底板31a向上延伸出的侧板31b，所述夹持部件1以及定位部件2位于所述底板31a上；所述按压部32设置于所述侧板31b上，其包括：绕所述基板周侧、设置于所述侧板31b上的第一转臂以及弯折连接于所述第一转臂的第二转臂，所述第二转臂悬于所述杠杆上方，使得所述第二转臂和所述杠杆在水平面上的投影有重叠。

具体的，所述侧板31b与所述第一转臂32a通过旋紧装置连接。所述的旋紧装置包括转轴33以及卡紧装置34，所述转轴33贯穿所述第一转臂32a，使得所述第一转臂32a可以绕着所述转轴33在与所述转轴垂直平面上旋转，所述卡紧装置34用于当所述第一转臂32a绕所述转轴33旋转到与水平面垂直位置时，将所述第一转臂32a固定于所述侧板31b上，优选的，所述的卡紧装置34为弹簧片。当所述驱动机构22驱动所述夹持部件1沿垂直方向向上运动到插拔样品的位置时，所述第二转臂32b远离所述第一转臂32a一端按压所述受力端，使得所述受力端下移，所述抵持端上抬，此时，所述杠杆从第一状态转换为第二状态。

另外，在其他实施例当中，所述支架可以只包括底板，所述底板上可以设置用于所述按压部32进行滑动的滑轨，所述第一转臂直接安插在所述滑轨上。当将承载有样品的承载机构放置于所述基板上后，驱动机构驱动基板向下运动，所述按压部32通过滑轨相对基板滑动，使得所述驱动机构驱动所述基板向上运动到对所述样品进行测试的位置时，所述第二转臂不会碰触所述杠杆。这样所述按压部32就不会阻碍对样品进行测试。

下面将详细介绍所述杠杆夹持装置插拔及测试样品步骤，首先，所述第一转臂32a绕所述转轴33旋转到与水平面垂直位置，可以是手动操控所述转轴，也可以通过机械手来操控所述转轴，所述卡紧装置34将所述第一转臂32a固定于所述支架上，所述驱动机构22驱动所述夹持部件1沿垂直方向向上从最低点运动到插拔样品的位置，此时，所述第二转臂32b远离所述第一转臂32a一端按压所述受力端，所述杠杆从第一状态转换为第二状态，将承载有样品的承载机构12放置于所述凹槽中，如图2a所示。然后，所述驱动机构22驱动所述夹持部件1沿垂直方向向下从插拔样品的位置运动到最低点，如图2b所示，此时，所述杠杆在所述扭簧12b的作用下从第二状态恢复到第一状态，将所述承载机构固定于所述凹槽中，再将所述第一转臂32a绕所述转轴33旋转到与水平面平行的位置，最后，所述驱动机构22驱动所述夹持部件1沿垂直方向向上从最低点运动到测试样品的位置并对所述样品进行测试，如图2c所示。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。