一种取放装置及机械设备的制作方法

本发明涉及机械设备，具体涉及一种取放装置及机械设备。

背景技术：

1、微模塑是一种借助微复制模具成型微结构的高精度纳米制造技术。微模塑具有复制精度高、成本低、残余应力小等优点，其广泛应用于机械、医疗、生物等各个领域的微齿轮、微针、微流控芯片、导光板等纳米结构的制备中。

2、微模塑中最关键的步骤是模具填充，即将复制液体材料高填充比地填充至所述模具的成型腔中，这是影响微结构复制精度的关键因素。常用的模具填充方式有压力填充、真空填充等。其中，压力填充是指利用压力将填充材料压入模具的成型腔中。对此，模具通常采用金属一体成型的方法制造而成，但是利用金属一体成型的方法来加工类似微针模具一类的具有等高深宽比、高精度的结构非常不易，因此微针模具常采用硅材料或聚合物材料制造。但是硅材料通常较脆，聚合物材料又较软，对压应力要求较苛刻，不适宜大量生产。相比之下，真空填充对模具材质、大小兼容性的要求低，优势更为明显，其应用更为广泛。然而，不论是采用何种方式对模具进行填充，都需要在填充之前将模具转移至工作腔室(对于真空填充而言，工作腔室是真空腔)，以及在填充完成之后将模具转移出工作腔室。然而采用微模塑的模具往往因其尺寸、材料等方面的性能导致其难以采用普通的取放装置稳定地抓取并转移。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种取放装置及机械设备，利用该取放装置抓取模具时，具有稳定抓取，避免模具变形的优势。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种取放装置，包括：

3、接合部；

4、抓取组件，包括定位轴、活动轴和第一弹性件，所述定位轴包括扩张部，所述活动轴和所述第一弹性件均设置在所述定位轴内；

5、驱动组件，连接所述接合部和所述抓取组件，并用于驱使所述活动轴相对于所述定位轴沿第一方向运动，以使所述第一弹性件变形并存储弹性势能，且还使所述活动轴向所述扩张部施加沿所述定位轴的径向向外的作用力，以使得所述扩张部的外径增大；以及，

6、锁紧组件，设置在所述驱动组件上，并用于选择性地与所述抓取组件连接或解除连接；当所述锁紧组件与所述抓取组件连接时，阻止所述活动轴相对于所述定位轴沿第二方向运动，当所述锁紧组件与所述抓取组件解除连接时，允许所述第一弹性件在预定条件下释放弹性势能并驱使所述活动轴相对于所述定位轴沿所述第二方向运动以取消施加在所述扩张部的作用力；

7、所述第一方向与所述第二方向均与所述定位轴的轴向平行，且所述第一方向与所述第二方向相反。

8、可选地，所述定位轴包括轴体和活动件，所述轴体具有沿其轴向延伸的内腔，且所述轴体的侧壁上设有与所述内腔连通的容纳通孔，所述活动件部分地设置在所述容纳通孔内，所述轴体的设有所述容纳通孔的部分及所述活动件构成所述扩张部；

9、当所述活动轴相对于所述定位轴沿所述第一方向运动时，所述活动轴向所述活动件施加所述作用力，以使所述活动件沿所述轴体的径向向外运动预定距离，并使所述活动件突出于所述轴体之外周面的部分的体积增大，进而使得所述扩张部的外径增大。

10、可选地，所述容纳通孔的数量为多个，多个所述容纳通孔沿所述轴体的周向间隔布置；所述活动件的数量为多个，多个所述活动件设置在至少部分所述容纳通孔内，以使得多个所述活动件沿所述轴体的周向间隔布置；每个所述活动件能够在相应的所述容纳通孔内活动。

11、可选地，所述活动件为球体；或者所述活动件在所述定位轴的径向上相对的两个端面分别为球面的一部分；或者所述活动件在所述定位轴的径向上相对的两端为锥形结构，且两个所述锥形结构的横截面沿相互远离的方向逐渐减小。

12、可选地，所述取放装置具有在所述定位轴的轴向上相对的近端和远端，所述第一方向为沿近端到远端的方向；

13、所述活动轴包括锥形段，所述锥形段的外径沿近端向远端的方向逐渐减小，且所述活动轴的位于所述锥形段的近端侧的部分的外径大于或等于所述锥形段的最大外径；所述活动轴的位于所述锥形段的近端侧的部分用于向所述扩张部施加所述作用力。

14、可选地，所述取放装置具有在所述定位轴的轴向上相对的近端和远端，所述第一方向为沿近端到远端的方向；

15、所述定位轴具有沿轴向延伸的内腔，所述定位轴的内壁上设有朝向近端的台阶面，所述台阶面位于所述扩张部的近端侧；所述活动轴的外周面上设有沿径向向外凸出的第一挡部，所述第一挡部位于所述台阶面的近端侧；所述第一弹性件设置在所述第一挡部与所述台阶面之间。

16、可选地，所述驱动组件还用于驱使所述定位轴沿其轴向做往复直线运动。

17、可选地，所述驱动组件包括动力部、第一传动部和第二传动部，所述动力部与所述接合部连接，并用于提供第一驱动力和第二驱动力，所述第一驱动力和所述第二驱动力的方向相反；所述第一传动部连接所述动力部和所述定位轴，所述第一传动部用于在所述第一驱动力的驱使下沿所述第一方向运动，进而带动所述定位轴沿所述第一方向运动；所述第二传动部与所述动力部连接，并用于在所述第一驱动力的作用下驱使所述活动轴相对于所述定位轴沿所述第一方向运动，所述第二传动部还用于在苏搜第二驱动力的作用下驱使所述定位轴沿所述第二方向运动。

18、可选地，所述取放装置具有在所述定位轴的轴向上相对的近端和远端，所述第一方向为沿近端到远端的方向；所述定位轴具有沿轴向延伸的内腔，所述定位轴的内壁上设有朝向近端的台阶面，所述台阶面位于所述扩张部的近端侧；所述活动轴的外周面上设有沿径向向外凸出的第一挡部，所述第一挡部位于所述台阶面的近端侧；

19、所述定位轴的侧壁上设有沿其轴向延伸且与所述内腔连通的导向槽，所述导向槽位于所述台阶面的近端侧；所述抓取组件还包括第二活动座和第二传力件，所述第二活动座部分地插入所述导向槽内；所述第二传力件设置在所述定位轴的所述内腔中，并位于所述第二活动座与所述活动轴的所述第一挡部之间；

20、所述第二传动部的远端端部用于与所述第二活动座抵接，所述动力部通过所述第二传动部驱使所述第二活动座相对于所述定位轴沿所述第一方向运动，进而通过所述第二传力件驱使所述活动轴相对于所述定位轴沿所述第一方向运动；所述预定条件为所述第二传动部与所述第二活动座分离。

21、可选地，所述第二活动座上设有齿槽；所述锁紧组件包括锁紧座和第一棘齿机构，所述锁紧座与所述第一传动部连接，所述第一棘齿机构设置在所述锁紧座上，并包括第一棘齿，所述第一棘齿选择性地插入所述齿槽或脱离所述齿槽；当所述第一棘齿插入所述齿槽时，所述锁紧组件与所述抓取组件连接，当所述第一棘齿脱离所述齿槽时，所述锁紧组件与所述抓取组件解除连接。

22、可选地，所述锁紧座上设有第一安装槽；所述第一棘齿机构还包括第一销轴和第一扭簧，所述第一销轴设置在所述锁紧座上，并部位地位于所述第一安装槽内，所述第一棘齿的近端设置在所述第一安装槽处，并套设在所述第一销轴上，所述第一棘齿的近端设有第二安装槽，所述第一扭簧设置在所述第二安装槽处，并套设在所述第一销轴上，所述第一扭簧的两个扭臂分别抵接在所述第一安装槽和所述第二安装槽的槽壁上。

23、可选地，所述抓取组件具有初始状态，当所述抓取组件处于所述初始状态时，所述第一棘齿与所述齿槽的远端外侧面接触；

24、当所述动力部通过所述第二传动部驱使所述第二活动座相对于所述定位轴沿所述第一方向运动至第一预定位置时，所述第一棘齿沿所述齿槽的远端外侧面滑移且沿第三方向旋转，并插入所述齿槽，当所述动力部通过所述第二传动部驱使所述第二活动座继续相对于所述定位轴沿所述第一方向运动至第二预定位置时，所述第一棘齿沿所述齿槽的近端内侧面滑移且沿所述第三方向旋转至脱离所述齿槽；所述第二预定位置位于所述第一预定位置的远端侧，且所述第一扭簧在所述第一棘齿沿所述第三方向旋转时存储弹性势能。

25、可选地，当所述第一弹性件释放弹性势能以驱使所述活动轴相对于所述定位轴沿所述第二方向运动时，所述第二活动座相对于所述定位轴沿所述第二方向运动；

26、所述锁紧组件还包括第二棘齿机构，所述第二棘齿机构设置在所述锁紧座上，以用于在所述第二活动座相对于所述定位轴沿所述第二方向运动时，阻止所述第一棘齿重新插入所述齿槽，并允许所述第一棘齿与所述齿槽的远端外侧面接触。

27、可选地，所述第一棘齿上设有第一抵接部；所述第二棘齿机构包括第二抵接部，所述第二抵接部选择性地与所述第一抵接部抵接或分离；

28、在所述第二活动座相对于所述定位轴沿所述第二方向运动的过程中，当所述第二抵接部与所述第一抵接部抵接时，阻止所述第一棘齿沿第四方向旋转并插入所述齿槽，当所述第二抵接部与所述第一抵接部分离时，允许所述第一棘齿沿所述第四方向旋转并使得所述第一棘齿与所述齿槽的远端外表面接触；所述第四方向与所述第三方向相反。

29、可选地，所述锁紧座上设有第三安装槽，所述第二棘齿机构包括第二销轴，第二棘齿、第二扭簧和第三传动件，所述第二销轴设置在所述锁紧座上，并部分地位于所述第三安装槽内，所述第二棘齿包括成角度连接的第一子棘齿和第二子棘齿，且所述第一棘齿与所述第二棘齿的相交处设有第四安装槽；所述第二棘齿部分地设置在所述第三安装槽内，并套设在所述第二销轴上，所述第一子棘齿更靠近所述第一棘齿，且所述第一子棘齿上设有所述第二抵接部；所述第二扭簧套设在所述第二销轴上，并位于所述第四安装槽内，所述第二扭簧的两个扭臂分别抵接在所述第三安装槽和所述第四安装槽的槽壁上；所述第三传力件设置在所述第二子棘齿上，并选择性地与所述第二活动座的近端端面抵接或分离。

30、可选地，当所述抓取组件处于所述初始状态时，所述第二活动座位于初始位置，所述第三传动件与所述第二活动座的近端端面抵接，所述第一抵接部和所述第二抵接部分离，所述第二扭簧存储弹性势能；

31、当所述动力部通过所述第二传动部驱使所述第二活动座相对于所述定位轴沿所述第一方向运动至第三预定位置的远端侧时，所述第三传动件与所述第二活动座的近端端面分离，所述第三预定位置在所述第一预定位置的近端侧；当所述动力部通过所述第二传动部驱使所述第二活动座继续相对于所述定位轴沿所述第一方向运动至所述第二预定位置时，所述第二扭簧释放弹性势能以使所述第二棘齿沿第三方向旋转，并使得所述第一抵接部与所述第二抵接部抵接，以阻止所述第一扭簧释放弹性势能；

32、当所述第一弹性件释放弹性势能并驱使所述第二活动座相对于所述定位轴沿所述第二方向运动至所述第三预定位置的近端侧时，所述第三传动件与所述第二活动座的近端端面抵接，所述第二抵接部与所述第一抵接部分离，且所述第二活动座通过所述第三传动件推动所述第二棘齿沿所述第四方向旋转，以允许所述第一扭簧释放弹性势能，并驱使所述第一棘齿沿所述第四方向旋转，以使得当所述第二活动座相对于所述定位轴沿所述第二方向运动至所述初始位置时，所述第一棘齿与所述齿槽的远端外侧面接触。

33、可选地，所述第二子棘齿上设有螺纹连接孔，所述第三传力件包括第二螺栓和第二螺母，所述第二螺栓与所述螺纹连接孔连接，所述第二螺母设置在所述第二螺栓上，并与所述第二子棘齿抵接；所述第二螺栓选择性地与所述第二活动座的近端端面抵接或分离。

34、可选地，所述第一抵接部和所述第二抵接部中的一者为凸起，另一者为凹槽。

35、为实现上述目的，本发明还提供了一种机械设备，包括：

36、载台，其上设有相互分离的第一放置位置和第二放置位置，所述第一放置位置和所述第二放置位置用于放置目标物；

37、如前任一项所述的取放装置，用于在所述第一放置位置和所述第二放置位置中的一者上抓取所述目标物，并用于将所述目标物放置在所述第一放置位置和所述第二放置位置中的另一者上；以及，

38、传送机构，与所述取放装置连接，并至少用于控制所述取放装置运动，以至少使得所述取放装置在垂直于所述取放装置的定位轴的平面上与所述第一放置位置或所述第二放置位置对齐。

39、与现有技术相比，本发明的取放装置及机械设备具有如下优点：

40、前述的取放装置包括接合部、抓取组件、驱动组件及锁紧组件；所述抓取组件包括定位轴、活动轴和第一弹性件，所述定位轴包括扩张部，所述活动轴和所述第一弹性件均设置在所述定位轴内；所述驱动组件连接所述接合部和所述抓取组件，所述驱动组件用于驱使所述活动轴相对于所述定位轴沿所述第一方向运动，以使所述第一弹性件变形并存储弹性势能，且使所述活动轴向所述扩张部施加沿所述定位轴的径向向外的作用力，并使得所述扩张部的外径增大；所述锁紧组件设置在所述驱动组件上，并用于选择性地与所述抓取组件连接或解除连接；当所述锁紧组件与所述抓取组件连接时，阻止所述活动轴相对于所述定位轴沿第二方向运动，当所述锁紧组件与所述锁紧组件解除连接时，允许所述第一弹性件在预定条件下释放弹性势能并驱使所述活动轴相对于所述定位轴沿所述第二方向运动，以取消施加在所述扩张部上的所述作用力；所述第一方向和所述第二方向均与所述定位轴的轴向平行，且所述第一方向和所述第二方向相反。所述取放装置用于取放目标物，所述目标物上设有定位孔，实际工作时，所述定位轴的远端用于插入或穿过所述定位孔，且通过所述活动轴沿所述第一方向的运动来使所述扩张部的外径在所述作用力的作用下增大，以构成对所述目标物的限位结构，并通过所述锁紧组件与所述抓取组件连接来保持所述扩张部对所述目标物的限位状态，避免所述定位轴从所述定位孔脱出而造成所述目标物脱离所述取放装置。当需要释放所述目标物时，只需要解除所述锁紧组件与所述抓取组件的连接，再在预定条件下使所述第一弹性件释放其存储的弹性势能，以驱使所述活动轴相对于所述第二方向的运动来取消施加在所述扩张部上的所述作用力，就能够允许所述扩张部的外径回缩变小，从而使得所述定位轴能够脱出所述定位孔并释放所述目标物。也就是说，利用所述取放装置能够稳定且有效地抓取所述目标物，进而将所述目标物转移并释放在目标位置。