專利名稱：雙晶單色器第二晶體的2維角度精密微調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種角度精密微調(diào)裝置，特別是一種用于雙晶單色器第二晶體的2維角度微調(diào)裝置，屬于機械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，同步輻射光束線中使用的雙晶單色器第二晶體的微調(diào)方法主要采用步進電機、螺旋傳動、彈性螺釘、3點球面螺柱支承等組成的調(diào)節(jié)裝置，這種調(diào)節(jié)方法采用的零件數(shù)較多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，而且精度較低、微調(diào)靈敏度低。近年來，柔性鉸鏈在微型精密機械中得到了廣泛應(yīng)用，它具有無機械摩擦、無需潤滑的優(yōu)點，這對于像雙晶單色器在高真空環(huán)境下工作的零部件非常重要，本發(fā)明將一種特殊的柔性鉸鏈組件應(yīng)用在雙晶單色器第二晶體的2維角度微調(diào)裝置中，不僅大大減少了零件數(shù)量，簡化了裝置結(jié)構(gòu)，而且使調(diào)節(jié)精度和靈敏度得到很大的提高。根據(jù)對現(xiàn)有技術(shù)的進一步檢索發(fā)現(xiàn)申請?zhí)枮?9107784.9，名稱為“微小型一體化平面精密運動機構(gòu)及其裝置”，該專利申請公開了一種微小型一體化平面精密運動機構(gòu)及其裝置，包括運動臺面、柔性鉸鏈杠桿機構(gòu)、箝位件和固定底板，柔性鉸鏈杠桿機構(gòu)由壓電/電致伸縮致動件、中心聯(lián)接件、四個支撐杠桿、四個邊框杠桿與四個邊框架聯(lián)接件通過柔性鉸鏈連接而成。該機構(gòu)適合點到點的微進給定位。對稱結(jié)構(gòu)有利于保證機構(gòu)沿X、Y軸運動的方向性。結(jié)構(gòu)簡單緊湊易于微小型化，可用于XYθ超精密工作臺和微小型平動機器人。但是，該專利主要用于實現(xiàn)工作臺平面的2維移動和1維轉(zhuǎn)動，不能實現(xiàn)2維角度的轉(zhuǎn)動微調(diào)，所以它不能滿足雙晶單色器第二晶體的工作要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種雙晶單色器第二晶體的2維角度精密微調(diào)裝置。使其在用于雙晶單色器第二晶體的微調(diào)時，雙晶單色器第二晶體的2個轉(zhuǎn)動角度(繞X軸轉(zhuǎn)動的投角，繞Y軸轉(zhuǎn)動的滾角)得到精密調(diào)節(jié)，而且不僅可用于同步輻射光束線中雙晶單色器第二晶體的調(diào)節(jié)，還可推廣應(yīng)用于其他需要2維角度微調(diào)的精密儀器或設(shè)備上。本發(fā)明是根據(jù)以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明主要包括2個帶編碼器的直線步進電機、上支架板、定位板、調(diào)整螺釘、機架、晶架、晶體壓板、調(diào)整板、第二晶體、4套柔性鉸鏈組件、2套拉伸彈簧組件、下支架板、中支架板、定位銷、晶體側(cè)向壓板，其連接方式為上支架板與定位板之間用螺釘連接后，再與機架用螺釘連接，配鉆銷孔后，用定位銷定位，2個調(diào)整螺釘位于定位板的螺孔內(nèi)，帶編碼器的直線步進電機的頭部螺桿插入上支架板的安裝孔后定位，2套柔性鉸鏈組件分別與上支架板、中支架板連接，將拉伸彈簧組件穿過上支架板、中支架板的通孔后，定位于兩端部螺桿上，將另一帶編碼器的直線步進電機的頭部螺桿插入中支架板的安裝孔后固定，將另2套柔性鉸鏈組件分別與中支架板、下支架板連接，將另一拉伸彈簧組件穿過中支架板、下支架板的通孔后，定位于兩端部螺桿上，將調(diào)整板設(shè)置在晶架的槽底后，裝入第二晶體，2個晶體壓板壓住第二晶體晶面邊緣后與晶架連接，2個晶體側(cè)向壓板壓住第二晶體的側(cè)面后與晶架連接，在晶架的上頂面上擰有4個調(diào)整螺釘，晶架與下支架板連接。
柔性鉸鏈組件主要包括鉸鏈上殼體、柔性鉸鏈、鉸鏈下殼體，柔性鉸鏈采用高彈性鈹青銅Qbe2材料線切割加工而成，鉸鏈上下殼體則采用不銹鋼1Cr18Ni9Ti材料線切割加工而成，其連接方式為柔性鉸鏈與鉸鏈上下殼體之間用沉頭螺釘連接，2組4套柔性鉸鏈組件呈正交布置。
拉伸彈簧組件主要包括端部螺桿、拉伸彈簧，其連接方式為拉伸彈簧的兩端簧絲緊繞在端部螺桿的螺旋槽內(nèi)固定，拉伸彈簧組件設(shè)置在柔性鉸鏈組件和帶編碼器的直線步進電機之間，起微調(diào)時的平衡作用。
本發(fā)明中，分別給2個帶編碼器的直線步進電機通電，電機輸出軸作相應(yīng)的直線移動，這兩個電機的輸出軸頭分別頂住下支架板和中支架板，此時，2個拉伸彈簧分別受到拉力，通過調(diào)整直線步進電機的輸入脈沖，使兩組呈正交布置的柔性鉸鏈組件分別繞其中心作相應(yīng)的轉(zhuǎn)動，結(jié)果可使第二晶體的工作面(下表面)處于基本水平。在工作過程中，常需要調(diào)整第二晶體的兩個轉(zhuǎn)動角度，即繞X軸轉(zhuǎn)動的投角和繞Y軸轉(zhuǎn)動的滾角。當(dāng)要求調(diào)整第二晶體的投角時，給一個帶編碼器的直線步進電機通電，并通過控制系統(tǒng)輸入相應(yīng)的脈沖，此時，對應(yīng)的一組柔性鉸鏈組件繞其中心作相應(yīng)的轉(zhuǎn)動，從而帶動該組柔性鉸鏈組件下面的各零件(包括第二晶體)一起繞X軸轉(zhuǎn)動；當(dāng)要求調(diào)整第二晶體的滾角時，給另一個帶編碼器的直線步進電機通電，并通過控制系統(tǒng)輸入相應(yīng)的脈沖，此時，對應(yīng)的柔性鉸鏈組件繞其中心作相應(yīng)的轉(zhuǎn)動，從而帶動該組柔性鉸鏈組件下面的各零件(包括第二晶體)一起繞Y軸轉(zhuǎn)動。如此，這套微調(diào)裝置就能完成雙晶單色器第二晶體的2維角度調(diào)整。此外，在安裝過程中，通過旋轉(zhuǎn)定位板上的調(diào)節(jié)螺釘，可使微調(diào)裝置(除機架外)作上下移動，導(dǎo)向通過定位銷和定位板之間的相對滑動來實現(xiàn)，當(dāng)?shù)诙w相對于第一晶體的垂直間距滿足設(shè)計要求時，用2個螺釘將定位板擰緊在機架的螺孔內(nèi)。
本發(fā)明具有實質(zhì)性特點和顯著進步，本發(fā)明所用的2組呈正交布置的4套柔性鉸鏈可以調(diào)節(jié)雙晶單色器第二晶體的2維角度(即繞X軸轉(zhuǎn)動的投角，繞Y軸轉(zhuǎn)動的滾角)，柔性鉸鏈具有無機械摩擦、無需潤滑、精度高等優(yōu)點，非常適合在高真空狀態(tài)下工作的精密儀器或裝置，而且調(diào)節(jié)時采用帶編碼器的直線步進電機驅(qū)動，能夠?qū)崿F(xiàn)遠程精密可控調(diào)節(jié)，此外通過設(shè)置定位板、定位銷、調(diào)整螺釘，在安裝雙晶單色器的2個晶體時，可保證2個晶體之間的垂直間距滿足設(shè)計要求。


圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)正向示意2本發(fā)明結(jié)構(gòu)側(cè)向示意3本發(fā)明柔性鉸鏈組件結(jié)構(gòu)示意4本發(fā)明拉伸彈簧組件結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明主要包括2個帶編碼器的直線步進電機1、上支架板2、定位板3、調(diào)整螺釘4、16、機架5、晶架6、晶體壓板7、調(diào)整板8、第二晶體9、4套柔性鉸鏈組件10、2套拉伸彈簧組件11、下支架板12、中支架板13、定位銷14、晶體側(cè)向壓板15，其連接方式為上支架板2與定位板3之間用螺釘連接后，再與機架5用螺釘連接，配鉆銷孔后，用定位銷14定位，2個調(diào)整螺釘4位于定位板3的螺孔內(nèi)，帶編碼器的直線步進電機1的頭部螺桿插入上支架板2的安裝孔后，用墊片和螺母擰緊，2套柔性鉸鏈組件10分別與上支架板2、中支架板13用螺釘連接，拉伸彈簧組件11穿過上支架板2、中支架板13的通孔后，用墊片和螺母適當(dāng)擰緊在伸彈簧組件11的兩端部螺桿上，另一帶編碼器的直線步進電機1的頭部螺桿插入中支架板13的安裝孔后，用墊片和螺母擰緊，另2套柔性鉸鏈組件10分別與中支架板13、下支架板12用螺釘連接，另一拉伸彈簧組件11穿過中支架板13、下支架板12的通孔后，用墊片和螺母適當(dāng)擰緊在伸彈簧組件11的兩端部螺桿上，調(diào)整板8設(shè)置在晶架6的槽底后，裝入第二晶體9，2個晶體壓板7壓住第二晶體9晶面邊緣后與晶架6用螺釘連接，2個晶體側(cè)向壓板15壓住第二晶體9的側(cè)面后與晶架6用螺釘連接，在晶架6的上頂面上擰有4個調(diào)整螺釘16，晶架6與下支架板12之間用螺釘連接。
柔性鉸鏈組件10主要包括鉸鏈上殼體17、柔性鉸鏈18、鉸鏈下殼體19，其連接方式為柔性鉸鏈18與鉸鏈上下殼體17、19之間用沉頭螺釘連接。
2組4套柔性鉸鏈組件10呈正交布置。
拉伸彈簧組件11主要包括端部螺桿20、22，拉伸彈簧21，其連接方式為拉伸彈簧21的兩端簧絲緊繞在端部螺桿20、22的螺旋槽內(nèi)，然后點焊固接，拉伸彈簧組件11設(shè)置在柔性鉸鏈組件10和帶編碼器的直線步進電機1之間。
第二晶體2個轉(zhuǎn)動角度的微調(diào)是分別通過2個帶編碼器的直線步進電機1來驅(qū)動，并通過2組拉伸彈簧21來保持平衡的。
通過旋轉(zhuǎn)定位板3上的調(diào)節(jié)螺釘4，除機架5外，微調(diào)裝置作上下移動，通過定位銷14和定位板3之間的相對滑動導(dǎo)向。
權(quán)利要求
1.一種雙晶單色器第二晶體的2維角度精密微調(diào)裝置，主要包括2個帶編碼器的直線步進電機(1)、上支架板(2)、定位板(3)、調(diào)整螺釘(4)和(16)、機架(5)、晶架(6)、晶體壓板(7)、調(diào)整板(8)、4套柔性鉸鏈組件(10)、2套拉伸彈簧組件(11)、下支架板(12)、中支架板(13)、定位銷(14)、晶體側(cè)向壓板(15)，其特征在于連接方式為上支架板(2)與定位板(3)連接后，再與機架(5)連接，配鉆銷孔后，用定位銷(14)定位，2個調(diào)整螺釘(4)位于定位板(3)的螺孔內(nèi)，帶編碼器的直線步進電機(1)的頭部螺桿插入上支架板(2)的安裝孔后定位，2套柔性鉸鏈組件(10)分別與上支架板(2)、中支架板(13)連接，拉伸彈簧組件(11)穿過上支架板(2)、中支架板(13)的通孔后，定位于兩端部螺桿上，另一帶編碼器的直線步進電機(1)的頭部螺桿插入中支架板(13)的安裝孔后定位，另2套柔性鉸鏈組件(10)分別與中支架板(13)、下支架板(12)固定，另一拉伸彈簧組件(11)穿過中支架板(13)、下支架板(12)的通孔后，定位于兩端部螺桿上，調(diào)整板(8)設(shè)置在晶架(6)的槽底后，裝入第二晶體(9)，2個晶體壓板(7)壓住第二晶體(9)晶面邊緣后與晶架(6)連接，2個晶體側(cè)向壓板(15)壓住第二晶體(9)的側(cè)面后與晶架(6)連接，在晶架(6)的上頂面上擰有4個調(diào)整螺釘(4)、(16)，晶架(6)與下支架板(12)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種雙晶單色器第二晶體的2維角度精密微調(diào)裝置，其特征還在于柔性鉸鏈組件(10)主要包括鉸鏈上殼體(17)，柔性鉸鏈(18)，鉸鏈下殼體(19)，其連接方式為柔性鉸鏈(18)與鉸鏈上下殼體(17)、(19)用螺釘連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種雙晶單色器第二晶體的2維角度精密微調(diào)裝置，其特征還在于拉伸彈簧組件(11)主要包括端部螺桿(20)、(22)，拉伸彈簧(21)，其連接方式為拉伸彈簧(21)的兩端簧絲緊繞在端部螺桿(20)、(22)的螺旋槽內(nèi)點焊固定，拉伸彈簧組件(11)設(shè)置在柔性鉸鏈組件(10)和帶編碼器的直線步進電機(1)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種雙晶單色器第二晶體的2維角度精密微調(diào)裝置，其特征還在于2組4套柔性鉸鏈組件(10)呈正交布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種雙晶單色器第二晶體的2維角度精密微調(diào)裝置，其特征還在于第二晶體2個轉(zhuǎn)動角度的微調(diào)是分別通過2個帶編碼器的直線步進電機(1)來驅(qū)動，保持平衡通過2組拉伸彈簧(21)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種雙晶單色器第二晶體的2維角度精密微調(diào)裝置，其特征還在于通過旋轉(zhuǎn)定位板(3)上的調(diào)節(jié)螺釘(4)，除機架(5)外，微調(diào)裝置作上下移動，通過定位銷(14)和定位板(3)之間的相對滑動導(dǎo)向。
全文摘要
一種用于雙晶單色器第二晶體的2維角度微調(diào)裝置屬于機械領(lǐng)域。本發(fā)明上支架板與定位板之間用螺釘連接后，再與機架用螺釘連接，定位，2個調(diào)整螺釘位于定位板的螺孔內(nèi)，帶編碼器的直線步進電機的頭部螺桿插入上支架板的安裝孔后定位，將拉伸彈簧組件定位于兩端部螺桿上，將另一帶編碼器的直線步進電機的頭部螺桿插入中支架板的安裝孔后固定，將另2套柔性鉸鏈組件分別與中支架板、下支架板連接，將另一拉伸彈簧組件定位于兩端部螺桿上，將調(diào)整板裝入第二晶體，2個晶體壓板與晶架連接，晶架與下支架板連接。本發(fā)明柔性鉸鏈具有無機械摩擦、無需潤滑、精度高等優(yōu)點，非常適合在高真空狀態(tài)下工作的精密儀器或裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)遠程精密可控調(diào)節(jié)。
文檔編號G02F1/01GK1403850SQ0213761
公開日2003年3月19日 申請日期2002年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月24日
發(fā)明者高雪官 申請人:上海交通大學(xué)