一种气动式微运输装置的制作方法

本发明属于机械平面微运输领域，具体涉及一种气动式运输装置。

背景技术：

1、在微制造过程中，大量的微机电系统设备都会涉及针对微机器人或微芯片的运动或定位任务。目前大部分的微运输装置都采用接触式，非接触式的运输装置具有很大的应用前景。接触式主要有电热驱动与压电驱动，该类型主要是通过驱动器产生一个作用力来使工作平面产生应力应变或直接作用于被驱动物体发生位移。然而，这种接触式微运输装置依赖于工作表面的加工精度，其工作表面往往会出现磨损现象。此外，当装置处于变载荷运行时，会加剧其工作表面磨损，从而影响实际的运输效率。尤其是针对运输一些易碎材质的工件而言，这种磨损可能会使工件遭到破坏。非接触式主要有静电驱动、电磁驱动、气体驱动等。其中静电驱动的微运输装置表现出能耗低、响应快、结构紧凑等特点，但是静电力太小，使其应用很大程度上受到限制。电磁驱动式通过产生强电磁力可以使运输目标处于悬浮状态，但是长时间的能量供应会加剧线圈上的焦耳热效应，甚至会产生过热烧坏的风险。而气体驱动式弥补了这一系列缺点，气体驱动式可以通过多方位的气体喷嘴来控制压缩气体的流速和方向来实现多自由度的运输工作。这种运输方式不仅运输效率高，且适用性广。然而，气体驱动仍然存在一些不足之处，其复杂的气体管道以及气体喷嘴很难集成在微机电系统中，这一缺陷可以通过微纳加工技术来得到解决。

2、微运输装置是一种可以在微工作平面内高效地将微型工件或微芯片移动至待加工位置的平台型装置。目前，这种微运输装置大多采用接触式驱动原理。然而，这种方式不仅适用性低，且其工作表面不可避免会出现磨损现象，这种现象严重影响其工作效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种能够精准地将微型工件或微芯片运输至待加工区的气动式微运输装置。

2、为了实现上述任务，本发明所采用如下的技术解决方案：

3、一种气动式微运输装置，包括空气压缩机，其特征在于，空气压缩机通过气泵管连接有气动电磁阀，气动电磁阀通过继电器连接单片机，单片机通过usb接口连接labview上位机；气动电磁阀还通过气泵管连接有微型运输阵列，在微型运输阵列上方设置有运输板。

4、根据本发明，所述空气压缩机型号为12lkomax，排气量为0.11/m，最大压力为0.8mpa。

5、具体地，所述气泵管选用内径5mm，外径8mm的耐高压软管。

6、进一步地，所述微型运输阵列由两片厚度不同的硅板堆叠而成，上硅板厚度为2mm，下硅板厚度为1mm，其中：

7、所述上硅板采用自上而下和自下而上的双面深硅刻蚀工艺，两个刻蚀面的深度均为1mm，上硅板有自下而上的刻蚀槽，该刻蚀槽为微型运输阵列的气室支管道，该气室支通道的宽度为2mm，两个刻蚀槽相互贯通的部分为微型运输阵列的气体喷嘴；

8、所述下硅板采用深硅刻蚀技术加工，刻蚀深度为1mm，下硅板有刻蚀槽，该刻蚀槽为微型运输阵列的气室主管道，该气室主通道的宽度为3mm。

9、优选地，所述微型运输阵列包含4个不同方向的气体入口和与之对应的气室主管道，所述微型运输阵列的每一个气体出口位置都包含东、西、南、北四个方位的喷嘴和气室支管道，每一个气室主管道至少与3个气室支管道相通，气室支管道至少与3个喷嘴相通。

10、本发明的气动式微运输装置，带来的有益技术效果在于：

11、(1)采用基于气动式原理设计，运输方式相较于传统接触式运输装置，避免了由摩擦产生的磨损而引起的失效，且得益于非接触式运输的特点，进一步扩大了其应用范围。

12、(2)由于采用了深硅刻蚀的微加工工艺，硅板的结构充当了微运输装置的气室通道与喷嘴，极大地缩小了其结构尺寸，提高了空间利用率，解决了微运输装置存在的集成度低的问题。

技术特征：

1.一种气动式微运输装置，包括空气压缩机(1)，其特征在于，空气压缩机(1)通过气泵管(2)连接有气动电磁阀(3)，气动电磁阀(3)通过继电器(4)连接单片机(5)，单片机(5)通过usb接口连接labview上位机；气动电磁阀(3)还通过气泵管(2)连接有微型运输阵列(7)，在微型运输阵列(7)上方设置有运输板(8)。

2.如权利要求1所述的气动式微运输装置，其特征在于，所述空气压缩机(1)型号为12lkomax，排气量为0.11/m，最大压力为0.8mpa。

3.如权利要求1所述的气动式微运输装置，其特征在于，所述气泵管(2)选用内径为5mm，外径为8mm的耐高压软管。

4.如权利要求1所述的气动式微运输装置，其特征在于，所述微型运输阵列(7)由两片厚度不同的硅板堆叠而成，上硅板厚度为2mm，下硅板厚度为1mm，其中：

5.如权利要求4所述的气动式微运输装置，其特征在于，所述微型运输阵列(7)包含4个不同方向的气体入口(71)和与之对应的气室主管道(72)，所述微型运输阵列(7)的每一个气体出口位置都包含东、西、南、北四个方位的喷嘴(74)和气室支管道(73)，每一个气室主管道(72)至少与3个气室支管道(73)相通，气室支管道(73)至少与3个喷嘴(74)相通。

技术总结
本发明公开了一种气动式微运输装置，包括空气压缩机，空气压缩机通过气泵管连接有气动电磁阀，气动电磁阀通过继电器连接单片机，单片机通过USB接口连接Labview上位机；气动电磁阀还通过气泵管连接有微型运输阵列，在微型运输阵列上方设置有运输板。该装置采用基于气动式原理设计，运输方式相较于传统接触式运输装置，避免了由摩擦产生的磨损而引起的失效，且得益于非接触式运输的特点，进一步扩大了其应用范围，采用了深硅刻蚀的微加工工艺，硅板的结构充当了微运输装置的气室通道与喷嘴，极大地缩小了微运输装置的结构尺寸，提高了空间利用率，解决了微运输装置存在的集成度低等问题。

技术研发人员：刘红星,崔希铭,张渝飞,魏苏敏,朱士富,马宁,孙晓朋,谢中元
受保护的技术使用者：西安近代化学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25