專利名稱：利用激光空化微射流裝配微細元件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微細元件的裝配方法，具體涉及一種利用激光空化微射流裝配微細元件的方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，微細元件的微裝配步驟依次包括元件的抓取、移動、定位、釋放和連接等，其中，微夾具起到了較為重要的作用，人們也對微夾具進行了較多的研究。由于在微觀尺度下，體積力(如重力等)的重要性越來越弱，而表面力包括張力、粘附力和摩擦力等則往往起決定性作用，微夾具除了基于傳統(tǒng)的夾持設(shè)計外，有學者還提出了基于表面力的設(shè)計，比如基于表面張力(毛細力)和粘附力的微夾具已經(jīng)得到了成功的應用。然而，在利用基于表面張力和粘附力的微夾具進行微裝配的過程中，微細元件的釋放成為了具有挑戰(zhàn)性的課題。松開夾具后，元件不能在重力作用下離開夾具進入安裝位， 而往往仍附著于夾具表面，需要借助外力將元件主動推開?，F(xiàn)有的元件主動釋放方法包括加熱、附加振動、附加電磁力和采用輔助工具等。如果裝配的零件是易受高溫損傷的材料， 采用加熱方法釋放會導致微細零件受損。而附加振動和電磁力作用釋放，在裝配的時候可能導致定位不準，無法裝配的較好。采用輔助工具，在狹小的空間內(nèi)使用多種專門的工具不方便，且這些工具需要專門制備?，F(xiàn)有技術(shù)中亟需一種新型的微細元件的裝配方法，該裝配方法可以在準確、方便、 且不易損傷微細零件的情況下有效實現(xiàn)微軸、微軸承等微連接結(jié)構(gòu)的安裝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種利用激光空化微射流裝配微細元件的方法，該方法可以準確、方便、且不易損傷微細零件的情況下有效實現(xiàn)微軸、微軸承等微連接結(jié)構(gòu)的安裝。本發(fā)明的目的是通過以下方案來實現(xiàn)的—種利用激光空化微射流裝配微細元件的方法，包括以下步驟1)利用液體的表面張力將微細元件抓取至微夾具的末端，所述微夾具的中部具有微型管道，所述微型管道的末端具有微細元件的容置位置，所述微型管道內(nèi)充裝有液體；2)利用所述微夾具將所述微細元件夾取至安裝位置，并且使所述微細元件對準該安裝位置；3)利用激光束通過透鏡組在所述微型管道內(nèi)的液體中聚焦，焦點處產(chǎn)生空化效應；4)空化效應引發(fā)指向所述微細元件的高速微射流和高強度的微沖擊波，高速微射流與微沖擊波推進微細元件，將所述微細元件釋放于所述安裝位置；5)利用連續(xù)的激光脈沖，不斷地誘導所述微型管道內(nèi)的液體產(chǎn)生空化效應，空化效應產(chǎn)生的高速微射流與微沖擊波推動所述微細元件堅固于所述安裝位置。
所述微型管道內(nèi)充裝的液體為水。本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明利用微夾具內(nèi)液體的表面張力對亞毫米級的微細元件 (即微軸、微軸承等微連接結(jié)構(gòu))提供足夠強的穩(wěn)定的夾緊力，而且液體的表面張力還具有使微細元件自動對中的特點，從而提高安裝的定位精度。當微細元件已經(jīng)對準安裝位置時， 利用激光在夾具的液體系統(tǒng)中激發(fā)氣泡，氣泡空化產(chǎn)生流體推進力將零件釋放到安裝位置。隨后，利用連續(xù)的激光脈沖，不斷地誘導液體產(chǎn)生空化效應，通過空化效應產(chǎn)生的微射流與微沖擊波的“汽錘”作用，推動元件堅固于安裝位置，最終完成微細元件的微裝配。整個裝配采用流體作用推動微細元件，該方法可有效地減少安裝過程中微細元件損傷。本發(fā)明的通過激光誘導液體產(chǎn)生的空化效應夾取、釋放、堅固微細元件于安裝位置，為微細元件的裝配提供了一種新的思路，利用空化產(chǎn)生的微射流和微沖擊波，可以有效地使元件從夾具中釋放，并推動元件緊固于安裝位置。利用這種類似于微“汽錘”的效應， 可以實現(xiàn)微軸、微軸承、微鉸鏈等微細元件的安裝。


圖1為本發(fā)明的方法中步驟1)的實施方式示意圖；圖2為本發(fā)明的方法中步驟2)、3)、4)、5)的實施方式示意圖；圖3為裝配完成后的示意圖。在圖中1-微細元件；2-微夾具；3-微型管道；4-微細元件的容置位置；5-微型管道內(nèi)充裝的液體；6-安裝位置；7-激光束；8-透鏡組；9-空泡。
具體實施例方式下面對本發(fā)明做進一步說明。一種利用激光空化微射流裝配微細元件的方法，包括以下步驟如圖1所示，1)利用液體5的表面張力將微細元件1抓取至微夾具2的末端，微夾具2的中部具有微型管道3，微型管道3的末端具有微細元件1的容置位置4，微型管道 3內(nèi)充裝有液體5 ；如圖2所示，2)利用微夾具2將微細元件1夾取至安裝位置6，并且使微細元件1 對準該安裝位置6 ；3)利用激光束7通過透鏡組8在微型管道3內(nèi)的液體5中聚焦，焦點處產(chǎn)生空泡9 ；4)空泡9迅速擴張-收縮-潰滅，引發(fā)指向微細元件1的高速微射流和高強度的微沖擊波，高速微射流與微沖擊波推進微細元件1，將微細元件1釋放于安裝位置6 ；5) 利用連續(xù)的激光脈沖，不斷地誘導微型管道3內(nèi)的液體5產(chǎn)生空化效應，空化效應產(chǎn)生的高速微射流與微沖擊波推動微細元件1堅固于安裝位置6。如圖3所示，裝配完成后，微夾具2離開微細元件1。在本發(fā)明中，微夾具2的微型管道3內(nèi)充裝的液體5可以為水。當然也可以為酒精、油等其他液體5。最后應當說明的是，以上內(nèi)容僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案進行的簡單修改或者等同替換， 均不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種利用激光空化微射流裝配微細元件的方法，其特征在于包括以下步驟1)利用液體的表面張力將微細元件抓取至微夾具的末端，所述微夾具的中部具有微型管道，所述微型管道的末端具有微細元件的容置位置，所述微型管道內(nèi)充裝有液體；2)利用所述微夾具將所述微細元件夾取至安裝位置，并且使所述微細元件對準該安裝位置；3)利用激光束通過透鏡組在所述微型管道內(nèi)的液體中聚焦，焦點處產(chǎn)生空化效應；4)空化效應引發(fā)指向所述微細元件的高速微射流和高強度的微沖擊波，高速微射流與微沖擊波推進微細元件，將所述微細元件釋放于所述安裝位置；5)利用連續(xù)的激光脈沖，不斷地誘導所述微型管道內(nèi)的液體產(chǎn)生空化效應，空化效應產(chǎn)生的高速微射流與微沖擊波推動所述微細元件堅固于所述安裝位置。
2.按照權(quán)利要求1所述的利用激光空化微射流裝配微細元件的方法，其特征在于所述微型管道內(nèi)充裝的液體為水。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用激光空化微射流裝配微細元件的方法，包括以下步驟1)利用液體的表面張力將微細元件抓取至微夾具的末端；2)利用微夾具將微細元件夾取至安裝位置，并且使微細元件對準該安裝位置；3)利用激光束通過透鏡組在微型管道內(nèi)的液體中聚焦，焦點處產(chǎn)生空化效應；4)空化效應引發(fā)指向微細元件的高速微射流和高強度的微沖擊波，高速微射流與微沖擊波推進微細元件，將微細元件釋放于安裝位置；5)利用連續(xù)的激光脈沖，不斷地誘導微型管道內(nèi)的液體產(chǎn)生空化效應，空化效應產(chǎn)生的高速微射流與微沖擊波推動微細元件堅固于安裝位置。本發(fā)明的方法可以準確、方便、且不易損傷微細零件的情況下有效實現(xiàn)微軸、微軸承等微連接結(jié)構(gòu)的安裝。
文檔編號B25B11/02GK102267115SQ201110173580
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者劉國躍, 張永俊, 郭鐘寧, 黃志剛 申請人:廣東工業(yè)大學