一種中空軸測角儀裝置製造方法
2023-06-06 16:26:06
一種中空軸測角儀裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種中空軸測角儀裝置，測角儀軸系採用中空結構，內盤合件與外盤合件分別固定在殼體上，內盤合件、外盤合件與殼體形成測角儀軸系中空結構，中空結構內部預留電氣線纜的走線空間；左側蝸杆以及右側蝸杆分別與內盤合件上的內蝸輪、外盤合件上的外蝸輪嚙合，內盤合件上安裝載晶臺轉動裝置，外盤合件上安裝X射線CCD探測器和驅動探測器的電機，殼體上安裝X射線發生裝置；外盤合件的外旋轉盤同心轉動套裝在內盤合件的內旋轉盤外。本發明內固定盤與內旋轉盤可以自由、高精度、穩定無間隙轉動，軸系整體有更大的承載能力，控制連接線在測角儀內部布局走線，外觀無多餘的走線，結構簡單、故障率低、數據配線布局隱蔽、達到整體美觀的效果。
【專利說明】一種中空軸測角儀裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種物質微觀結構分析儀器，具體的說是一種應用於X射線單晶衍射 儀中的中空軸測角儀裝置。
【背景技術】
[0002] X射線單晶衍射儀是測試、分析和研究物質微觀結構的必備儀器。X射線單晶衍射 儀主要由X射線發生裝置、測角儀、系統數據控制單元所組成。由於測角儀是單晶衍射儀的 核心部件，整體運行時重複定位精度和絕對定位精度要求很高，通常採用內套和外套固定 軸承，支撐主軸的方式如圖1所示，通過蝸輪C、蝸杆D機構帶動主軸和支臂運動。為實現高 精度運轉，採用高精度的軸承、精密加工的內套A和外套B以及多種軸系零件；這種結構的 測角儀零部件多，加工工序多，工藝複雜，組裝調試以及檢測過程繁瑣，易失誤的環節太多， 容易產生多餘的成本支出。測角儀上多種數據配線布局複雜，易產生纏繞且影響儀器整體 美觀。
【發明內容】
[0003] 針對現有技術中X射線單晶衍射儀的測角儀存在加工工序多、配線布局複雜、易 產生纏繞等不足，本發明要解決的技術問題是提出一種結構相對簡單、故障率低、數據配線 布局隱蔽、美觀的中空軸結構的測角儀裝置。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：
[0005] 本發明一種中空軸測角儀裝置，測角儀軸系採用中空結構，包括殼體、內盤合件、 外盤合件、左側蝸杆以及右側蝸杆，其中內盤合件與外盤合件分別固定在殼體上，內盤合 件、外盤合件與殼體形成測角儀軸系中空結構，中空結構內部預留電氣線纜的走線空間；左 偵帽杆以及右側蝸杆分別與內盤合件上的內蝸輪、外盤合件上的外蝸輪嚙合，內盤合件上 安裝載晶臺轉動裝置，外盤合件上安裝X射線CCD探測器和驅動探測器的電機，殼體上安裝 X射線發生裝置；外盤合件的外旋轉盤同心轉動套裝在內盤合件的內旋轉盤外。
[0006] 所述內盤合件包括內蝸輪、內旋轉盤、內開式拖鏈軸承、內固定盤、內壓盤、內軌道 以及遮擋片，其中內固定盤安裝在測角儀的殼體上，內固定盤外槽與內旋轉盤內槽將內開 式拖鏈軸承和內軌道固定在其形成的空間槽裡，通過內壓盤將內固定盤外槽與內旋轉盤壓 緊、連接，內蝸輪安裝在內旋轉盤上，左側蝸杆由電機驅動通過內蝸輪帶動內旋轉盤轉動。
[0007] 內開式拖鏈軸承設有四個鋼圈，代替內環及外環，通過軸承保持架保持軸承安裝 位置，軸承在軸承保持架內自由轉動，帶有軸承的軸承保持架通過四個鋼圈固定在內、外環 的開口槽內。
[0008] 所述內旋轉盤上還固定有第一遮擋片，第一遮擋片上有開口，通過光耦輸出信號。
[0009] 所述內固定盤上有凹槽，其內設有可防止灰塵進入內開式拖鏈軸承槽內的防塵毛 氈。
[0010] 所述外盤合件包括外開式拖鏈軸承、外軌道、外固定盤以及外旋轉盤，其中外固定 盤安裝在殼體上，外固定盤的內槽與外旋轉盤的外槽將外開式拖鏈軸承和外軌道固定在其 形成的空間槽裡，通過外壓盤將外固定盤外槽與外旋轉盤壓緊、連接，外蝸輪安裝在外旋轉 盤上，右側蝸杆由電機驅動通過外蝸輪帶動外旋轉盤轉動。
[0011] 所述外旋轉盤上還固定有第二遮擋片，第二遮擋片上有開口，通過光耦輸出信號。
[0012] 從載晶臺到殼體，在內部形成用於走線的空間。
[0013] 所述殼體總體為一長方形框架，框架上端面設有圓柱形凹槽，框架的下端面向上 端面方向凸起一上面開口的圓錐臺，圓柱形凹槽與圓錐臺之間的空間安裝內盤合件及外盤 合件；殼體側面兩端分別安裝由右側蝸杆、左側蝸杆組成的兩個蝸杆調整機構；X射線發生 裝置固定在殼體的右側蝸杆側。
[0014] 所述蝸杆調整機構具有軸承、蝸杆保護套、彈簧壓片、支撐軸以及支撐塊帶V型 槽，蝸杆通過軸承固定在蝸杆保護套上，蝸杆保護套與電機支座連接，電機支座上安裝有同 軸的支撐軸，支撐軸圓柱面與支撐塊的V型槽槽面貼合，通過彈簧壓片壓緊，蝸杆以支撐軸 為擺動中心進行擺動；在蝸杆保護套前段，彈簧柱塞通過固定塊頂在蝸杆保護套上，通過調 整彈簧柱塞，蝸杆繞V型槽擺動，改變與蝸輪的嚙合間隙。
[0015] 本發明具有以下有益效果及優點：
[0016] 1.本發明由於內盤合件與外盤合件固定在測角儀殼體上，因此精度可以通過提高 殼體的加工精度來保證內盤合件與外盤合件的軸向裝配尺寸精度。
[0017] 2.本發明內盤合件由內開式拖鏈軸承通過內軌道將內固定盤與內旋轉盤連接組 成，因軸承滾珠自身的高精度，通過調整內壓盤壓緊力，保證了內固定盤與內旋轉盤可以自 由、高精度、穩定無間隙轉動，軸承圈直徑變大，使軸系整體有更大的承載能力；外盤合件由 外開式拖鏈軸承通過外軌道將外固定盤與外旋轉盤連接組成，因軸承滾珠自身的高精度， 通過調整外壓盤壓緊力，保證了外固定盤與外旋轉盤可以自由、高精度、穩定無間隙滑動， 軸承圈直徑變大，使軸系整體有更大的承載能力。
[0018] 3.本發明因無實心主軸，形成的中空結構可以讓控制連接線在測角儀內部布局 走線，外觀無多餘的走線，結構相對簡單、故障率低、數據配線布局隱蔽、達到整體美觀的效 果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 圖1為現有技術中測角儀軸系的結構示意圖；
[0020] 圖2為本發明中空軸測角儀的中空結構示意圖；
[0021] 圖3為本發明中空軸測角儀的內盤合件結構示意圖；
[0022] 圖4為本發明中空軸測角儀的外盤合件結構示意圖；
[0023] 圖5為本發明中空軸結構布局走線示意圖；
[0024] 圖6為本發明中蝸杆調整機構示意圖；
[0025] 圖7為本發明中殼體結構示意圖。
[0026] 圖中，1為殼體，2為內盤合件，21為內蝸輪，22為內旋轉盤，23為內開式拖鏈軸承， 24為防塵毛氈，25為內固定盤，26為內壓盤，27為內軌道，28為遮擋片，3為外盤合件，31為 外蝸輪，32為外旋轉盤，33為外開式拖鏈軸承，34為遮擋片，35為外固定盤，36為外壓盤，37 為外軌道，4為右側蝸杆,41為軸承、42為固定塊、43為彈簧柱塞、44為蝸杆保護套、45為彈 簧壓片，46為支撐軸,47為電機支座,48為支撐塊、5為左側蝸杆，A為外套，B為內套，C為 蝸輪，D為蝸杆。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合說明書附圖對本發明作進一步闡述。
[0028] 如圖2所示，本發明中空軸測角儀裝置，其測角儀軸系採用中空結構，包括殼體1、 內盤合件2、外盤合件3、左側蝸杆5以及右側蝸杆4,其中內盤合件2與外盤合件3分別固 定在殼體1上，內盤合件2、外盤合件3與殼體1形成測角儀軸系中空結構，中空結構內部預 留電氣線纜的走線空間；左側蝸杆5以及右側蝸杆4分別與內盤合件2上的內蝸輪21、夕卜 盤合件3上的外蝸輪31嚙合，內盤合件2上安裝載晶臺轉動裝置，外盤合件3上安裝X射 線CCD探測器和驅動探測器的電機，殼體1上安裝X射線發生裝置；外盤合件3的外旋轉盤 32同心轉動套裝在內盤合件2的內旋轉盤22外。
[0029] 中空軸測角儀裝置通過右側蝸杆4、左側蝸杆5分別帶動內盤合件2與外盤合件 3上的內蝸輪21、外蝸輪31旋轉，將帶有諧波減速機構的載晶臺轉動裝置安裝在內盤合件 上，驅動載晶臺的旋轉；固定有X射線CCD探測器和驅動探測器的電機的支臂安裝在外盤合 件2上，實現X射線(XD探測器的角度轉動；將X射線發生裝置固定在測角儀殼體1上，保 證固定牢固，受運動部件震動影響小。
[0030] 內盤合件2與外盤合件3分別固定在測角儀殼體1上，裝配時通過高精度防震動 平臺、扭簧千分表檢測並保證裝配後內盤合件2與外盤合件3的同心度，圓跳動等關鍵的形 狀和位置公差，在通過內盤合件2與外盤合件3結構的設計形成內部中空結構。
[0031] 如圖5所示，內部的中空結構，沒有實心主軸，中部形成中空，從載晶臺到殼體1， 在內部形成了可以走線的空間。
[0032] 內盤合件包括內蝸輪21、內旋轉盤22、內開式拖鏈軸承23、內固定盤25、內壓盤 26、內軌道27以及遮擋片28,其中內固定盤25安裝在測角儀的殼體1上，內固定盤25外槽 與內旋轉盤22內槽將內開式拖鏈軸承23和內軌道27固定在其形成的空間槽裡，通過內壓 盤26將內固定盤25外槽與內旋轉盤22壓緊、連接，內蝸輪21安裝在內旋轉盤22上，左側 蝸杆5由電機驅動通過內蝸輪21帶動內旋轉盤22轉動。
[0033] 如圖3所示，內旋轉盤22與帶有諧波減速機構的載晶臺通過螺栓連接並帶有微調 結構，通過調整微調螺杆達到旋轉要求的精度。內固定盤25上有凹槽，將條狀圓圈形防塵 毛氈24安裝在槽內，防止灰塵通過縫隙進入到內開式拖鏈軸承23槽內，保證軸承運轉不受 灰塵的影響。內旋轉盤22上還固定有第一遮擋片28,第一遮擋片28上有開口，通過光耦 (光電開關）輸出信號，通過系統軟體收集並反饋信息。
[0034] 所述外盤合件3包括外開式拖鏈軸承33、外軌道37、外固定盤35以及外旋轉盤 32,其中外固定盤35安裝在殼體1上，外固定盤35的內槽與外旋轉盤32的外槽將外開式 拖鏈軸承33和外軌道37固定在其形成的空間槽裡，通過外壓盤36將外固定盤35外槽與 外旋轉盤32壓緊、連接，外蝸輪31安裝在外旋轉盤32上，右側蝸杆4由電機（與左側蝸杆 5的驅動電機型規格相同。）驅動通過外蝸輪31帶動外旋轉盤32轉動。
[0035] 如圖4所示，外盤合件3的外固定盤35安裝在測角儀的殼體1上，外固定盤35內 槽與外旋轉盤32外槽將外開式拖鏈軸承33和外軌道37固定在其形成的空間槽裡，通過外 壓盤36將其壓緊形成連接，同樣由電機驅動的右側蝸杆4帶動安裝在外旋轉盤32上的外 蝸輪31，實現外旋轉盤32的轉動。外旋轉盤32與安裝有X射線CCD探測器和帶電機的平 移直線滑軌的支臂固定在一起，實現探測器的旋轉運動並且可以與內旋轉盤22達到同心 的要求，保證了探測器的旋轉是以內旋轉盤22的中心為中心。外固定盤35和外旋轉盤32 間的間隙通過設計可以使得縫隙很小並不相互產生摩擦，並且形成90°拐角，可以很好的 保證灰塵不進入外盤合件3的外開式拖鏈軸承33槽內。外旋轉盤32上同樣固定有第二遮 擋片34,通過光電開關可以輸出信號，通過系統軟體收集並反饋信息。如圖5所示，中空結 構布局走線的方向，由於內盤合件2、外盤合件3與殼體1形成的中空結構，並且預留足夠的 空間，可以很好的保證電機的線、傳感器的線在其內部布局，並不影響各部件旋轉，達到外 表美觀。
[0036] 如圖7所示，所述殼體1總體為一長方形框架，框架上端面設有圓柱形凹槽，框架 的下端面向上端面方向凸起一上面開口的圓錐臺，圓柱形凹槽與圓錐臺之間的空間安裝內 盤合件2及外盤合件3 ;殼體1側面兩端分別安裝分別由右側蝸杆4、左側蝸杆5組成的兩 個蝸杆調整機構。X射線發生裝置固定在殼體1的右側即右側蝸杆4偵k
[0037] 本發明裝置中，殼體1採用鑄造加工，材料選擇抗拉、抗壓、低溫性能、強度好的鑄 鋁，保證了殼體1上運動部件和固定件的穩定要求。而且殼體結構優化，減少了鑄造材料重 量，還能很好的達到需要強度。
[0038] 如圖6所示，以安裝於殼體1右側的蝸杆調整機構為例。所述蝸杆調整機構具有軸 承41、蝸杆保護套44、彈簧壓片45、支撐軸46以及帶V型槽的支撐塊48,右側蝸杆4或左 側蝸杆5通過軸承41 (本實施例採用深溝球軸承）固定在蝸杆保護套44上，蝸杆保護套44 與電機支座47連接，電機支座47上安裝有同軸的支撐軸46,支撐軸46圓柱面與支撐塊48 的V型槽槽面貼合，通過彈簧壓片45壓緊，蝸杆以支撐軸46為擺動中心進行擺動；在蝸杆 保護套44前段，彈簧柱塞43通過固定塊42頂在蝸杆保護套44上，通過調整彈簧柱塞43， 蝸杆繞V型槽擺動，改變與蝸輪的嚙合間隙。因彈簧柱塞內有彈簧，固定後可自動調整運轉 的蝸杆與蝸輪嚙合間隙。
【權利要求】
1. 一種中空軸測角儀裝置，其特徵在於：測角儀軸系採用中空結構，包括殼體（1)、內 盤合件（2)、外盤合件（3)、左側蝸杆（5)以及右側蝸杆（4)，其中內盤合件（2)與外盤合件 (3)分別固定在殼體（1)上，內盤合件（2)、外盤合件（3)與殼體（1)形成測角儀軸系中空 結構，中空結構內部預留電氣線纜的走線空間；左側蝸杆（5)以及右側蝸杆（4)分別與內盤 合件⑵上的內蝸輪（21)、外盤合件（3)上的外蝸輪（31)嚙合，內盤合件⑵上安裝載晶 臺轉動裝置，外盤合件（3)上安裝X射線CCD探測器和驅動探測器的電機，殼體（1)上安裝 X射線發生裝置；外盤合件（3)的外旋轉盤（32)同心轉動套裝在內盤合件（2)的內旋轉盤 (22)夕卜。
2. 按權利要求1所述的中空軸測角儀裝置，其特徵在於：所述內盤合件包括內蝸輪 (21)、內旋轉盤（22)、內開式拖鏈軸承（23)、內固定盤（25)、內壓盤（26)、內軌道（27)以及 遮擋片（28)，其中內固定盤（25)安裝在測角儀的殼體（1)上，內固定盤（25)外槽與內旋轉 盤（22)內槽將內開式拖鏈軸承（23)和內軌道（27)固定在其形成的空間槽裡，通過內壓盤 (26)將內固定盤（25)外槽與內旋轉盤（22)壓緊、連接，內蝸輪（21)安裝在內旋轉盤（22) 上，左側蝸杆（5)由電機驅動通過內蝸輪（21)帶動內旋轉盤（22)轉動。
3. 按權利要求2所述的中空軸測角儀裝置，其特徵在於：內開式拖鏈軸承（23)設有四 個鋼圈，代替內環及外環，通過軸承保持架保持軸承安裝位置，軸承在軸承保持架內自由轉 動，帶有軸承的軸承保持架通過四個鋼圈固定在內、外環的開口槽內。
4. 按權利要求2所述的中空軸測角儀裝置，其特徵在於：所述內旋轉盤（22)上還固定 有第一遮擋片（28)，第一遮擋片（28)上有開口，通過光耦輸出信號。
5. 按權利要求2所述的中空軸測角儀裝置，其特徵在於：所述內固定盤（25)上有凹 槽，其內設有可防止灰塵進入內開式拖鏈軸承（23)槽內的防塵毛氈（24)。
6. 按權利要求1所述的中空軸測角儀裝置，其特徵在於：所述外盤合件（3)包括外開 式拖鏈軸承（33)、外軌道（37)、外固定盤（35)以及外旋轉盤（32)，其中外固定盤（35)安 裝在殼體（1)上，外固定盤（35)的內槽與外旋轉盤（32)的外槽將外開式拖鏈軸承（33)和 外軌道（37)固定在其形成的空間槽裡，通過外壓盤（36)將外固定盤（35)外槽與外旋轉盤 (32)壓緊、連接，外蝸輪（31)安裝在外旋轉盤（32)上，右側蝸杆（4)由電機驅動通過外蝸 輪（31)帶動外旋轉盤（32)轉動。
7. 按權利要求6所述的中空軸測角儀裝置，其特徵在於：所述外旋轉盤（32)上還固定 有第二遮擋片（34)，第二遮擋片（34)上有開口，通過光耦輸出信號。
8. 按權利要求1所述的中空軸測角儀裝置，其特徵在於：從載晶臺到殼體（1)，在內部 形成用於走線的空間。
9. 按權利要求1所述的中空軸測角儀裝置，其特徵在於：所述殼體（1)總體為一長方 形框架，框架上端面設有圓柱形凹槽，框架的下端面向上端面方向凸起一上面開口的圓錐 臺，圓柱形凹槽與圓錐臺之間的空間安裝內盤合件（2)及外盤合件（3);殼體（1)側面兩端 分別安裝由右側蝸杆（4)、左側蝸杆（5)組成的兩個蝸杆調整機構；X射線發生裝置固定在 殼體⑴的右側蝸杆⑷側。
10. 按權利要求9所述的中空軸測角儀裝置，其特徵在於：所述蝸杆調整機構具有軸承 (41)、蝸杆保護套（44)、彈簧壓片（45)、支撐軸（46)以及支撐塊（48)帶V型槽，蝸杆通過 軸承（41)固定在蝸杆保護套（44)上，蝸杆保護套（44)與電機支座（47)連接，電機支座 (47)上安裝有同軸的支撐軸（46)，支撐軸（46)圓柱面與支撐塊（48)的V型槽槽面貼合， 通過彈簧壓片（45)壓緊，蝸杆以支撐軸（46)為擺動中心進行擺動；在蝸杆保護套（44)前 段，彈簧柱塞（43)通過固定塊（42)頂在蝸杆保護套（44)上，通過調整彈簧柱塞（43)，蝸杆 繞V型槽擺動，改變與蝸輪的嚙合間隙。
【文檔編號】G01N23/207GK104122281SQ201410301527
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月27日 優先權日:2014年6月27日
【發明者】劉川, 張所峰, 王勇, 胡婷婷 申請人:丹東通達科技有限公司