雙端驅(qū)動(dòng)的玻璃微噴嘴加工裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于微米(納米)級(jí)玻璃噴嘴制作領(lǐng)域，尤指涉及一種雙端驅(qū)動(dòng)的玻璃微噴嘴加工裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微噴嘴是微滴噴射技術(shù)中最為關(guān)鍵的部件之一，直徑大小、流道形狀及內(nèi)壁表面質(zhì)量決定了微液滴的直徑和噴射能力。微噴嘴的制作方法有光刻法、電鑄法、微電火花(化學(xué))加工法、玻璃管拉制法等。拉制法制作玻璃微噴嘴時(shí)，是通過(guò)控制玻璃材料的變形長(zhǎng)度及各部分的加熱時(shí)間，得到具有不同孔徑和錐度的玻璃管。
[0003]拉制法制作的玻璃微噴嘴具有較低的流體阻力和良好的生物樣品兼容性，可滿足微滴噴射和生物芯片微陣列制作的要求，可以制作出針尖內(nèi)徑為微米甚至納米級(jí)別的微噴嘴，而經(jīng)過(guò)鍛制的玻璃微噴嘴，則通過(guò)加熱處理拉制出的微噴嘴，消除微噴嘴在拉制過(guò)程中形成的殘余應(yīng)力。
[0004]目前，拉制法微噴嘴制作裝置有垂直或水平布置的拉針儀、鍛針儀。拉針儀有水平式、垂直式，制作微噴嘴的方式一般依靠氣動(dòng)力、電磁力、重力等將加熱的玻璃管道從中部拉開(kāi)；拉制后的玻璃管形成細(xì)長(zhǎng)的流體通道，為了控制玻璃微噴嘴的長(zhǎng)度，一般還需要將拉制的玻璃微管道經(jīng)過(guò)磨制的過(guò)程。鍛制儀的工作過(guò)程為將玻璃管道或經(jīng)過(guò)拉制的微噴嘴出口處加熱，由于粘度降低表面張力作用使玻璃發(fā)生殘余變形，端口收縮，形成所需的幾何形狀。同時(shí)這些操作均需要特定幾何形狀的玻璃噴嘴，要求微噴嘴一致性良好，以實(shí)現(xiàn)可重復(fù)性實(shí)驗(yàn)。所以需要制作出高度自動(dòng)化、操作簡(jiǎn)單的微噴嘴制作儀，節(jié)省勞力和工作時(shí)間，擺脫對(duì)操作熟練性的依賴；需要制作出幾何形狀、應(yīng)力性質(zhì)等使用特性一致良好的微噴嘴，以取得良好應(yīng)用效果，需要將拉制和鍛制微噴嘴集合至同一臺(tái)儀器，進(jìn)行拉制、高溫拋光、鍛制等操作，需要能夠?qū)崿F(xiàn)二次拉制制作微噴嘴，以得到大錐度的微噴嘴。
[0005]為了解決這個(gè)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)的研宄人員做了相關(guān)研宄工作，如中國(guó)專利號(hào)201210123632.8的設(shè)計(jì)思路是將玻璃微針局部加熱并拉伸，以形成出口處內(nèi)徑比較小的微噴嘴，通過(guò)改變拉力等操作來(lái)控制微針幾何形狀，雖然該專利中提出了一種可以同時(shí)進(jìn)行拉制和鍛制的自動(dòng)化微噴嘴制作儀，但該發(fā)明只是集成了玻璃管拉制和玻璃微針鍛制的過(guò)程，并沒(méi)有集成玻璃微噴嘴磨制的裝置，因此所制得的微噴嘴長(zhǎng)度不能控制。
[0006]此外，現(xiàn)有的玻璃管道拉制裝置都是一端固定，另外一端為活動(dòng)，而在拉制過(guò)程中，熱源卻固定不動(dòng)，因此拉斷點(diǎn)會(huì)偏離熱源，導(dǎo)致玻璃管道拉斷點(diǎn)兩端變形為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，兩端長(zhǎng)度不一樣。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種雙端驅(qū)動(dòng)的玻璃微噴嘴加工裝置，通過(guò)該方法及裝置可以使拉制的玻璃管雙端對(duì)稱變形，形成兩個(gè)一致的玻璃微噴嘴。
[0008]本實(shí)用新型所要解決的另一技術(shù)問(wèn)題在于提供一種將拉制、鍛制及磨制集合在一臺(tái)機(jī)器中的雙端驅(qū)動(dòng)的玻璃微噴嘴加工裝置。
[0009]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:
[0010]一種雙端驅(qū)動(dòng)的玻璃微噴嘴加工裝置，包括玻璃管夾持裝置、玻璃管拉制運(yùn)動(dòng)裝置、加熱器裝置及控制裝置；該玻璃管夾持裝置夾持固定玻璃管的兩端；該玻璃管拉制運(yùn)動(dòng)裝置設(shè)有兩個(gè)分別帶動(dòng)玻璃管兩端并向兩端運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述的加熱器裝置設(shè)置在玻璃管拉制運(yùn)動(dòng)裝置的一側(cè)，其包括具有環(huán)形加熱孔的加熱器，該加熱孔使用時(shí)套在玻璃管的中央。
[0011]優(yōu)選地，進(jìn)一步包括可帶動(dòng)所述的加熱器裝置沿玻璃管的軸線方向上移動(dòng)的鍛制運(yùn)動(dòng)裝置。
[0012]優(yōu)選地，進(jìn)一步包括磨制裝置，該磨制裝置設(shè)置在所述玻璃管拉制運(yùn)動(dòng)裝置的另一側(cè)，其包括磨削裝置以及可帶動(dòng)磨削裝置移動(dòng)的磨制運(yùn)動(dòng)裝置；該磨削裝置由砂輪及電機(jī)組成。
[0013]優(yōu)選地，所述的玻璃管夾持裝置包括分別夾持玻璃管兩端的第一上壓板、第一下壓板以及第二上壓板、第二下壓板；在兩個(gè)下壓板上設(shè)置有用于放置玻璃管的V形槽。
[0014]優(yōu)選地，所述玻璃管拉制運(yùn)動(dòng)裝置的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲桿以及絲桿螺母，該絲桿螺母與所述的玻璃管夾持裝置相連。
[0015]優(yōu)選地，所述的鍛制運(yùn)動(dòng)裝置包括步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲桿以及絲桿螺母，該絲桿螺母與所述的加熱器裝置直接或者間接連接。
[0016]優(yōu)選地，所述的加熱器裝置還設(shè)置有用于對(duì)加熱器位置進(jìn)行微調(diào)的加熱器微調(diào)裝置；加熱器微調(diào)裝置包括Z方向位置微調(diào)儀及XY方向位置微調(diào)儀，該加熱器微調(diào)裝置設(shè)置在鍛制運(yùn)動(dòng)裝置上。
[0017]優(yōu)選地，所述的磨制運(yùn)動(dòng)裝置包括步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲桿以及絲桿螺母，該絲桿螺母與所述的磨削裝置直接或者間接連接；該磨制運(yùn)動(dòng)裝置還包括砂輪微調(diào)裝置，其包括XY方向位置微調(diào)儀和Z方向位置微調(diào)儀。
[0018]采用上述方案后，本實(shí)用新型與現(xiàn)有玻璃微噴嘴制作裝置相比，由于采用了雙端驅(qū)動(dòng)的方式對(duì)玻璃管進(jìn)行拉制，拉制過(guò)程中因?qū)ΨQ運(yùn)動(dòng)，拉斷點(diǎn)位置始終處于加熱器內(nèi)容，玻璃管受熱均勻，拉制速度和加熱速度可控，形成的兩個(gè)玻璃微噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)稱，因此可同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)形狀一致的玻璃微噴嘴的制作，提高了玻璃微噴嘴的制作效率和材料利用率。
[0019]同時(shí)，本實(shí)用新型采用可控移動(dòng)的加熱裝置，可實(shí)現(xiàn)玻璃微噴嘴的在原位加熱煅燒，無(wú)需二次裝夾，還可進(jìn)一步控制玻璃微噴嘴的長(zhǎng)度、錐度等結(jié)構(gòu)尺寸。
[0020]此外，本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置了砂輪磨削裝置，可實(shí)現(xiàn)玻璃微噴嘴的在位磨削；結(jié)合加熱裝置和磨削裝置，可完成玻璃微噴嘴的拉制、煅燒、磨削等過(guò)程，實(shí)現(xiàn)玻璃微噴嘴的全自動(dòng)加工。
[0021]再者，本實(shí)用新型可以通過(guò)單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)方式控制，顯著提高控制的靈活性，同時(shí)相對(duì)于其它電機(jī)的控制方式，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)要求較高的場(chǎng)合，該裝置的適用性相對(duì)其它裝置好。
[0022]由于整個(gè)裝置在運(yùn)動(dòng)部分采用了對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，所以其在玻璃管鍛制過(guò)程中減少了由于結(jié)構(gòu)不對(duì)稱而產(chǎn)生的系統(tǒng)內(nèi)部的影響因素，提高了鍛制結(jié)果的精度。
[0023]在整體的外形上，本實(shí)用新型所述裝置采用控制箱(底座)和拉制結(jié)構(gòu)集成于一體，有效降低了外部因素的干擾，同時(shí)使得其體積減小。
[0024]所以，本實(shí)用新型所述的微噴嘴制作裝置能夠制作出適用于多種不同場(chǎng)合的玻璃微針。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本實(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是本實(shí)用新型的玻璃管夾持與拉制運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4是本實(shí)用新型的加熱器夾持與鍛制運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5是本實(shí)用新型的磨制運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6是本實(shí)用新型的底座與控制器示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。
[0032]本實(shí)用新型所揭示的是一種雙端驅(qū)動(dòng)的玻璃微噴嘴加工裝置，參見(jiàn)圖1至圖6所示，為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例。所述的加工裝置包括玻璃管夾持裝置1、玻璃管拉制運(yùn)動(dòng)裝置2、加熱器裝置3、鍛制運(yùn)動(dòng)裝置4、磨制裝置5、控制裝置6以及底座7。其中:
[0033]所述的玻璃管夾持裝置I用于夾持固定玻璃管的兩端，其可以采用之種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例中，該玻璃管夾持裝置I包括分別夾持玻璃管8兩端的第一上壓板11、第一下壓板12以及第二上壓板13、第二下壓板14。為了玻璃管的穩(wěn)固夾持，可以在兩個(gè)下壓板12、14上設(shè)置V形槽，玻璃管8放在下壓板的V形槽中，再用上壓板固定夾緊。上壓板可以通過(guò)螺栓固定于下壓板上。
[0034]所述的玻璃管拉制運(yùn)動(dòng)裝置2包括兩個(gè)分別帶動(dòng)所述兩個(gè)下壓板12、14向玻璃管8兩端運(yùn)動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)21和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22。所述的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)21包括步進(jìn)電機(jī)211、由步進(jìn)電機(jī)211帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的滾珠絲桿212以及與滾珠絲桿212配合的絲桿螺母(圖中未示出)，該絲桿螺母與玻璃管夾持裝置I相連，本實(shí)施例是與所述的第一下壓板12直接或者間接連接。進(jìn)一步的，所述的步進(jìn)電機(jī)211與滾珠絲桿212之間通過(guò)聯(lián)軸器213連接；所述滾珠絲桿212兩端通過(guò)軸承214支撐固定；所述的下壓板固定在一夾持裝置連接板215上，所述的絲桿螺母固定在該夾持裝置連接板215上，從而使絲桿螺母與所述的下壓板間接連接在一起。所述的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22的結(jié)構(gòu)與第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)21的結(jié)構(gòu)相同，不再詳細(xì)描述。還進(jìn)一步設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)23，該導(dǎo)向機(jī)構(gòu)23包括導(dǎo)軌231及可在該導(dǎo)軌231上滑移的滑塊232，該滑塊23可以直接固定在所述的兩個(gè)下壓板12、14上，對(duì)于設(shè)置有夾持裝置連接板215的結(jié)構(gòu)，該滑塊23則可以固定在該夾持裝置連接板215上。又進(jìn)一步設(shè)置一固定板24，該固定板24用于支撐固定整個(gè)裝置，即所述的步進(jìn)電機(jī)211、軸承214、導(dǎo)軌231均通過(guò)螺栓固定于該固定板24上。
[0035]所述的加熱器裝置3設(shè)置在玻璃管拉制運(yùn)動(dòng)裝置2 —側(cè)，其包括具有環(huán)形加熱孔的加熱器31以及用于固定該加熱器31的加熱器連接板32，該加熱孔使用時(shí)套在玻璃管8的中央。進(jìn)一步的，該加熱器裝置3還設(shè)置有用于對(duì)加熱器31位置進(jìn)行微調(diào)的加熱器微調(diào)裝置33，所述的加熱器連接板32固定在該加熱器微調(diào)裝置33上。該加熱器微調(diào)裝置33可以包括Z方向位置微調(diào)儀331及XY方向位置微調(diào)儀332。所述的加熱器連接