多維調整平臺的製作方法

2023-11-07 00:31:42 4

專利名稱：多維調整平臺的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種調整儀器位置的大型平臺設備，尤其涉及ー種多維調整平臺。
背景技術：
X射線吸收精細結構譜(XAFS)是隨著同步輻射裝置的發展而成熟起來用途廣泛的實驗技術，是研究物質結構非常重要的方法之一。該技術的主要特點是能夠在固態、液態等多種條件下研究原子(或離子)的近鄰結構和電子結構，具有其它X射線分析技術(如晶體衍射和散射技木)無法替代的優勢。例如，用XAFS研究單晶，可以獲得用晶體衍射方法所不能得到的和化學鍵有關的幾何與電子結構信息，如氧化態、自旋態、共價鍵等。由於具有上述特點，XAFS分析技術被廣泛地應用於材料科學、生物、化學、環境和地質學等諸多領域，並涵蓋從基礎研究到エ業應用等各個方面。目前，XAFS光束線站是世界同步輻射裝置上涉及 學科面最廣，用戶最多的光束線站。聚焦光束是光束線的基本運行方式，在對XAFS光束線站的不同樣品的測試過程中，由於覆蓋的能量區間不同及需要的光斑存在大小差異，光學儀器需要經常在聚焦和非聚焦模式之間進行切換。只要將準直鏡向下移出光路，同時適當調節單色器的高度(下降約17_)，就可以使光束線運行於非聚焦模式。為了便於光學儀器在聚焦與非聚焦模式之間的切換，電離室、Iytle探測器、固體探測器等實驗儀器都置於同一個實驗平臺上，通過對實驗平臺進行調整來調整平臺上的實驗儀器的高度和俯仰角，以便對光路進行準直。因此，需要提供一種多維調整平臺來滿足實驗需求，以便於對平臺上實驗儀器的空間位置進行多維調整，通常該調整需要涉及升降、平移及俯仰角度。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種多維調整平臺，以實現對平臺上的實驗儀器的多維調整，該調整涉及垂直方向、水平方向和俯仰角度3個自由度的調整。本發明是通過以下技術方案來解決上述技術問題的一種多維調整平臺，其中，所述平臺包括臺面；三個呈三角形排列並連接在所述臺面下方、用於帶動所述臺面升降運動的升降傳動裝置；固定連接在所述三個升降傳動裝置下方的支撐底板；至少兩個連接在所述支撐底板下方、用於帶動所述臺面水平移動的平移裝置。前述一種多維調整平臺，所述升降傳動裝置包括電機、與所述電機的輸出軸固定連接的蝸杆，與所述蝸杆嚙合的蝸輪，與所述蝸輪固定連接的滾珠螺杆，以及套設在所述滾珠螺杆上的與其螺紋配合的承重螺母，所述承重螺母與臺面固定連接。進ー步地，所述升降傳動裝置還包括與所述電機相連的控制系統。進ー步地，所述平臺還包括用於容置所述升降傳動裝置的防護罩。
進ー步地，所述平臺還包括設置在所述防護罩內、用於測量所述臺面的升降位移的光柵尺。進ー步地，所述防護罩的外表面上設置有限位開關。前述一種多維調整平臺，所述平移裝置包括支撐軌道，以及與所述支撐軌道滑動配合的滑動座，所述滑動座固定連接在所述支撐底板下方。進ー步地，所述平移裝置還 包括固定在所述支撐軌道兩端的鎖緊塊。前述一種多維調整平臺，所述平臺還包括固定連接在所述平移裝置下方的粗調裝置。進ー步地，所述粗調裝置包括通過螺栓連接的上、下兩層鋼板。前述一種多維調整平臺，所述平臺還包括連接在所述臺面與所述支撐底板之間的隨動裝置。進ー步地，所述隨動裝置包括與所述臺面法蘭連接的球接端；與所述球接端樞接的導杆；套裝在所述導杆上的導套；以及與所述導套固體連接的墊塊，其與所述支撐底板固定連接。進ー步地，所述導套為銅基軸承。前述一種多維調整平臺，所述臺面具有矩陣排列的螺紋孔。綜上所述，本發明的多維調整平臺通過三個三角形排列的升降傳動裝置可以實現豎直方向、水平方向和俯仰角度3個自由度的調整，從而調整平臺上的實驗儀器的高度和姿態，以滿足不同實驗的需求，而且該平臺還可以通過與電機相連的控制系統遠程控制，使操作更方便。同時，本發明採用的防護罩和限位開關的設計可以有效地防止意外傾斜和滑移發生，為平臺的穩定性提供了有利的技術支持，可以確保平臺上的實驗儀器的安全。另夕卜，本發明的多維調整平臺使用範圍寬，可廣泛應用於多種光學實驗儀器的高度和姿態調整，非常適合大型儀器，尤其適用於光源和探測器系統分離的大型儀器。


圖I是本發明多維調整平臺的整體結構示意圖；圖2是本發明多維調整平臺的臺面的結構示意圖；圖3是本發明多維調整平臺的升降傳動裝置的結構示意圖；圖4是本發明多維調整平臺的隨動裝置的結構示意圖；圖5是本發明多維調整平臺的支撐底板的結構示意圖；圖6是本發明多維調整平臺的平移裝置和粗調裝置的結構示意圖。
具體實施例方式下面根據附圖，給出本發明的較佳實施例，並予以詳細描述，使能更好地理解本發明的功能、特點。如圖I所示，本發明提供一種多維調整平臺，該平臺包括臺面I、三個升降傳動裝置2、支撐底板3、兩個平移裝置4、兩個粗調裝置5和隨動裝置6。其中，三個升降傳動裝置2呈三角形排列地豎直連接在臺面I的下方，用於帶動臺面I作升降運動；支撐底板3固定連接在三個升降傳動裝置2的下方；兩個平移裝置4連接在支撐底板3的下方，用於帶動臺面I水平移動；兩個粗調裝置5分別固定連接在兩個平移裝置4的下方，用於粗略地調整臺面I的上下位置；隨動裝置6連接在臺面I與支撐底板3之間，其上端與臺面I通過法蘭孔連接，下端固定安裝在支撐底板3上。如圖2所示，臺面I具有矩陣排列的M6螺紋孔101，以便於不同實驗儀器的接駁。其中，臺面I的尺寸為1.2mX2· 4mXO. 25m，孔距為25mm，臺面I的承重為450kg。圖3示出了升降傳動裝置2的結構，每個升降傳動裝置2均包括電機(未示出)、與電機的輸出軸固定連接的蝸杆201，與蝸杆201嚙合連接的蝸輪202，與蝸輪202固定連接的滾珠螺杆203，以及滾珠螺杆203上套設的與其螺紋配合的承重螺母204，承重螺母204與臺面I固定連接。 在工作過程中，由電機驅動蝸杆201轉動，蝸杆201帶動蝸輪202轉動，蝸輪202又帶動滾珠螺杆203轉動，滾珠螺杆203的轉動即可驅動承重螺母204沿滾珠螺杆203作升降運動，由於臺面I與承重螺母204固定連接，所以臺面I可以隨著承重螺母204作升降運動。其中，三個電機可以由同一個控制系統(例如計算機)控制，可以控制三個電機同時動作以帶動臺面I水平提升或降低；而在臺面I需要傾斜或需要校正傾斜時，又可以控制三個電機分開動作以實現單個升降傳動裝置2的升降運動。由於升降傳動裝置2的傳動方案採用了蝸輪蝸杆傳動，所以其帶有自鎖功能，並能夠實現較大的傳動比，而且承載大。同時，升降傳動裝置2採用了滾珠螺杆203作為主動體、承重螺母204作為承重結構，承重螺母204隨著滾珠螺杆203的轉動角度按照對應規格的導程轉化成直線運動以實現沿滾珠螺杆203的升降運動。這樣的結構有兩個優點(I)由於細長的滾珠螺杆203隻作旋轉運動不作升降運動，而讓相對較短的承重螺母204作升降動動，從而節約了行程空間，可以用較小的空間實現較大的行程；(2)以承重螺母204為承重結構，不易產生變形，使升降傳動裝置2更加安全可靠。再次參閱附圖1，升降傳動裝置2容置在一防護罩205中，且在防護罩205的外壁上設有限位開關206，當臺面I運動到上限位或下限位時，限位開關206起作用，使得電機停止運行，從而使升降傳動裝置2停止工作，將臺面I保持在當前位置，從而有效地防止臺面I的運動超出限位，能徹底地保護平臺的安全。進ー步地，在防護罩205內安裝有光柵尺(未示出)。光柵尺，也稱為光柵尺位移傳感器(或光柵尺傳感器)，是利用光柵的光學原理工作的位移測量反饋裝置，常應用於閉環伺服系統中。光柵尺由標尺光柵和光柵讀數頭兩部分組成。標尺光柵一般固定在活動部件上，例如在防護罩205內壁上設置的與承重螺母204同步上下運動的滑套(未示出);而光柵讀數頭安裝在固定部件上，例如防護罩205內壁，並通過標尺光柵獲取活動部件的位置信息並將數據傳輸至控制系統(未示出)。本發明採用的光柵尺為直線光柵尺，用於檢測和反饋升降傳動裝置2的升降位置信息，從而實現對升降傳動裝置2運動的閉環控制。閉環控制需要通過多次循環的運動控制和測量反饋來完成，對於每一次的運動命令，首先由控制系統發出目標位置命令，電機接收命令後帶動升降傳動裝置2的承重螺母204作升降運動，光柵尺測量出承重螺母204實際運動到達的位置並將該實際位置信息反饋給控制系統，控制系統根據接收到的實際位置與目標位置的差值再次發出運動命令，直到這個差值小於一個預先設定的允許值，本次命令執行結束。從而實現了對升降傳動裝置2運動的精確控制，使其具有IOum的高精度。圖4示出了支撐底板3的結構，其主要作用是方便升降傳動裝置2的安裝。其規格為2000mmX1200mmX130mm，採用了 IOOmmXlOOmm的方鋼和20mm厚的鐵板焊接而成，其表面通過機械磨削加工，保證了良好的平面精度，能滿足升降傳動裝置2的安裝要求。圖5示出了平移裝置4和粗調裝置5的結構，其中平移裝置4包括支撐軌道401，以及與支撐軌道401滑動配合的兩個滑動座402 ;還包括固定在支撐軌道401兩端的鎖緊塊403，用以防止滑動座402的運動超出支撐軌道401的範圍。其中滑動座402與支撐底板3固定連接，以帶動支撐底板3沿支撐軌道401同步滑動，從而帶動臺面I沿支撐軌道401水平移動。兩個滑動座402之間的間距固定，支撐軌道401的長度為lm。粗調裝置5固定連接在支撐軌道401的下方，其包括上、下兩層鋼板501，兩層鋼板501之間通過外六方螺栓502固定連接。鋼板501經過熱處理，其表面具有較大的硬度 以及良好的剛性和強度。鋼板501上有10個螺孔(未示出)，螺栓502與螺孔螺紋配合，以連接上下兩層鋼板501，通過調節螺栓502可以實現對臺面I的粗略調整，起到輔助定位平臺的作用。圖6示出了用於保護升降傳動裝置2的隨動裝置6的結構，其包括與臺面I法蘭連接的球接端601 ;與球接端601樞接的導杆602 ;套裝在導杆602上的導套603 ;與導套603固體連接的墊塊604，其與支撐底板3固定連接。其中球接端601的轉動球徑為130mm，轉動範圍為±15°，意味著球接端601的轉動範圍超過15度時，球接端601和導杆602的連接處的阻力接近無窮大，變成抱死狀態，從而導致升降傳動裝置2無法作升降運動，能夠起到保護升降傳動裝置2的作用。同時，本發明採用的直徑IOOmm的導杆602經過熱處理和表面處理後，有足夠的剛性和強度，當臺面I傾斜時，可以由導杆602承擔一部分壓力，起到了分擔剪切力的作用。由於導套603採用銅基軸承，能夠自潤滑，所以能承受較大的徑向力。以上所述的，僅為本發明的較佳實施例，並非用以限定本發明的範圍，本發明的上述實施例還可以做出各種變化，例如電機驅動可以換成手輪驅動。即凡是依據本發明申請的權利要求書及說明書內容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本發明專利的權利要求保護範圍。
權利要求
1.一種多維調整平臺，其特徵在於，所述平臺包括 臺面； 三個呈三角形排列並連接在所述臺面下方、用於帶動所述臺面升降運動的升降傳動裝置； 固定連接在所述三個升降傳動裝置下方的支撐底板； 至少兩個連接在所述支撐底板下方、用於帶動所述臺面水平移動的平移裝置。
2.根據權利要求I所述的多維調整平臺，其特徵在於，所述升降傳動裝置包括電機、與所述電機的輸出軸固定連接的蝸杆，與所述蝸杆嚙合的蝸輪，與所述蝸輪固定連接的滾珠螺杆，以及套設在所述滾珠螺杆上的與其螺紋配合的承重螺母，所述承重螺母與臺面固定連接。
3.根據權利要求2所述的多維調整平臺，其特徵在幹，所述升降傳動裝置還包括與所述電機相連的控制系統。
4.根據權利要求1、2或3所述的多維調整平臺，其特徵在於，所述平臺還包括用於容置所述升降傳動裝置的防護罩。
5.根據權利要求4所述的多維調整平臺，其特徵在於，所述平臺還包括設置在所述防護罩內、用於測量所述臺面的升降位移的光柵尺。
6.根據權利要求4所述的多維調整平臺，其特徵在於，所述防護罩的外表面上設置有限位開關。
7.根據權利要求I、2或3所述的多維調整平臺，其特徵在於，所述平移裝置包括支撐軌道，以及與所述支撐軌道滑動配合的滑動座，所述滑動座固定連接在所述支撐底板下方。
8.根據權利要求7所述的多維調整平臺，其特徵在於，所述平移裝置還包括固定在所述支撐軌道兩端的鎖緊塊。
9.根據權利要求1、2或3所述的多維調整平臺，其特徵在於，所述平臺還包括固定連接在所述平移裝置下方的粗調裝置。
10.根據權利要求9所述的多維調整平臺，其特徵在於，所述粗調裝置包括通過螺栓連接的上、下兩層鋼板。
11.根據權利要求1、2或3所述的多維調整平臺，其特徵在於，所述平臺還包括連接在所述臺面與所述支撐底板之間的隨動裝置。
12.根據權利要求11所述的多維調整平臺，其特徵在於，所述隨動裝置包括 與所述臺面法蘭連接的球接端； 與所述球接端樞接的導杆； 套裝在所述導杆上的導套；以及 與所述導套固體連接的墊塊，其與所述支撐底板固定連接。
13.根據權利要求12所述的多維調整平臺，其特徵在於，所述導套為銅基軸承。
14.根據權利要求1、2或3所述的多維調整平臺，其特徵在於，所述臺面具有矩陣排列的螺紋孔。
全文摘要
本發明公開了一種多維調整平臺。其中，所述平臺包括臺面；三個呈三角形排列的連接在所述臺面下方、用於帶動所述臺面作升降運動的升降傳動裝置；固定連接在所述三個升降傳動裝置下方的支撐底板；至少兩個連接在所述支撐底板下方、用於帶動所述臺面水平移動的平移裝置。本發明提供的多維調整平臺可以實現豎直方向、水平方向和俯仰角度的3個自由度的調整，從而可以調整平臺上的實驗儀器的高度和姿態，以滿足實驗需求。
文檔編號G01N23/06GK102706910SQ20121017458
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月30日 優先權日2012年5月30日
發明者姜政, 張碩, 李麗娜, 高倩, 魏向軍, 黃宇營 申請人:中國科學院上海應用物理研究所