CN106908462A - 一种高精度较大载荷同心双轴分度测角转台装置 - Google Patents

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周启武
汤其富
郑林
彭东林
彭正坤
朱革
张伦武
杨继森
郑永
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/207—Diffractometry using detectors, e.g. using a probe in a central position and one or more displaceable detectors in circumferential positions

Abstract

本发明提供一种高精度较大载荷同心双轴分度测角转台装置，包括台体，内、外环旋转工作台，内、外环轴，两套蜗杆蜗轮传动副，两套组合轴承，两套高精度时栅角度传感器，控制系统及驱动系统等。内、外环旋转工作台分别固定在内、外环轴上，内、外环轴分别固定在内、外组合轴承上，内、外组合轴承分别固定在台体上加工的两个同心圆环面上，内、外环旋转工作台分别固连一套高精度时栅角度传感器转子，时栅角度传感器定子直接或者间接固定在与各自转子同心的台体上加工的圆环面上。内、外步进电机驱动系统通过控制系统驱动两套蜗杆蜗轮传动副，带动内、外环轴转动，再带动内、外环旋转工作台转动，转动的角度通过高精度时栅传感器来精密分度及测量。

Description

一种高精度较大载荷同心双轴分度测角转台装置
技术领域
本发明涉及高精度较大载荷同心双轴分度测角转台装置，尤其是一种X射线衍射仪用同心双轴分度测角转台装置。
背景技术
X射线衍射仪是利用衍射原理，精确测定物质的晶体结构、织构及应力的精密检测仪器。其广泛应用于材料、先进制造技术、化学、生物、医学生产等领域，是这些研究领域不可或缺的研究手段。同心双轴分度测角转台是X射线衍射仪器的关键部件，该测角转台的两个旋转工作台均绕x轴、y轴、或者z轴任意一轴旋转，同心双轴分度测角转台的精度直接影响着衍射仪的检测精度。目前市场上衍射仪的转台，要么小尺寸、小承载，要么大尺寸、大承载。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高精度较大载荷同心双轴分度测角转台装置，具有结构简单、高刚性、高分度测角精度高、相对承载力大的特点，满足需要对体积要求小、分度测角精度高且承载力相大的转台的要求。
为了实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：
一种高精度较大载荷同心双轴分度测角转台装置，包括台体、内环旋转工作台、外环旋转工作台、内环轴、外环轴、外组合轴承Ⅰ、内组合轴承Ⅱ、高精度时栅角度传感器Ⅰ、高精度时栅角度传感器Ⅱ、控制系统及驱动系统。
所述内环旋转工作台固定在内环轴上，内环轴固定在内组合轴承Ⅱ上；外环旋转工作台固定在外环轴上，外环轴固定在外组合轴承Ⅰ上；内组合轴承上Ⅱ、外组合轴承Ⅰ分别固定在台体上加工的两个同心圆环面上；由转子和定子组成的两套内外高精度时栅角度传感器的转子分别直接或者间接固定连接在内环轴和外环轴上，定子相应直接或者间接固定在与各自转子同心的台体的圆环面上；两套内外高精度时栅角度传感器、驱动系统接入控制系统，通过控制系统实现对驱动系统的控制，实现转台步进角设置及旋转方向的改变，高精度时栅角度传感器完成内外旋转工作台即时旋转角度的测量输出。
本发明具有结构简单，刚性大，分度测角精度高，相应体积下承载力大的特点，其分度测角精度在±3＂以内，承载可达到150kg，承载相对较大。
附图说明
图1是本发明的装配总图。
图2是本发明的台体的结构示意图。
图中：1.台体；2.环罩；3. 外环旋转工作台；4. 内环旋转工作台；5.上盖; 6.内环轴；7.时栅角位移传感器转子Ⅰ；8.时栅角位移传感器定子Ⅰ、9.环罩；10.外环轴；11.外组合轴承Ⅰ；12.护罩；13.内组合轴承Ⅱ；14.外蜗杆；15.外蜗轮；16.滚动轴承；17.组合支架；18.内蜗杆；19.内蜗轮；20.下盖；21.环架Ⅰ；22.时栅角位移传感器定子Ⅱ；23.时栅角位移传感器转子Ⅱ；24.接盘；25.环架Ⅱ；26.固定盘；27.挡环；28.时栅角位移传感器定子Ⅰ安装基面，29.外组合轴承的同心圆环安装基面；30.内组合轴承的同心圆环安装基面；31.时栅角位移传感器定子Ⅱ的基面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施对本发明做详细说明。
如图1所示，本发明所述的同心双轴分度测角转台装置的结构如下：
转台装置的内环旋转工作台4通过螺钉固定在内环轴6上，内环轴6固定连接内蜗轮19，内环轴6固定在内组合轴承II13的端面上。外环旋转工作台3通过螺钉固定在外环轴10上，外环轴10固定连接外蜗轮15，外环轴10固定在外组合轴承I11的端面上。外组合轴承I11及内组合轴承II13分别固定在一次加工完成的台体1的同心圆环基面29和基面30上。台体1的结构参见图2。
转台装置的滚动轴承16以过渡配合方式套于内环轴6上，由挡环27轴向约束，和内组合轴承II13和内环轴6组合为简支梁结构，增强内环旋转工作台4的整体刚度。
转台装置有两套高精度时栅角位移传感器，时栅角位移传感器转子Ⅰ7、时栅角位移传感器转子Ⅱ23分别固定连接在内环轴6和外环轴10上，具体方式为：时栅角位移传感器转子Ⅰ7直接固连在外环轴10上，时栅角位移传感器转子Ⅱ23固连在环架Ⅱ24上，环架Ⅱ25固连于内环轴6上。时栅角位移传感器定子Ⅰ7固定在于与各自转子同心的台体1的圆环面28上，时栅角位移传感器定子Ⅱ22固连于环架Ⅰ21上，环架Ⅰ21固连于与时栅角位移传感器转子Ⅱ23同心的台体1的圆环面31上。
转台装置外侧有环罩2，起保护时栅角位移传感器作用。还设置有护罩12，护罩12里侧装有时栅传感器电路板，外侧装有线路接头。
固定盘26连接于内环轴6上，其端面留有均布螺纹孔，可连接保持内环轴6转动平衡的
平衡块。外环旋转工作台3上也留有均布螺纹孔，可连接保持外环旋转工作台3转动时平衡的平衡块。
转台装置有由两套蜗轮蜗杆传动副、两套步进电机（图中未给出）、两套驱动器（图中未给出）组成的两套驱动系统。外蜗杆14及内蜗杆18分别固定安装在可微调间隙的组合支架17上，步进电机分别安装于台体1上，驱动器留在台体1外面。
本装置由内外步进电机驱动系统通过控制系统驱动蜗杆蜗轮传动副，带动内环轴、外环轴转动，内环轴、外环轴带动内环旋转工作台及外环旋转工作台转动，内环旋转工作台、外环旋转工作台转动的角度通过高精度时栅传感器来精密分度及测量。
本装置中，内环旋转工作台、外环旋转工作台可独立运动，亦可联动。
为了使附图简洁，图1、图2没有画出两套步进电机、驱动器和控制系统，其连接方式为一般传统的连接方式，有关控制过程及连接关系也为传统技术，本领域技术人员可以理解。
时栅角度传感器及驱动系统都接入控制系统，通过高精度时栅位移传感器，利用控制体系统对驱动系统控制，实现对转台步进角、旋转方向的调节控制以及角度的测量输出，实现对同心双轴分度测角转台的高精密分度和测量。
本装置的内、外环轴独立安装，摒弃了外环轴通过滚珠环套于内环轴外侧的结构，降低了内外环轴加工精度、热处理及安装难度的要求，隔断了内外环由于加工、安装误差引起的转动时的相互影响。
本装置的台体采用环中环封闭结构，利用有限元分析和优化，使台体刚性高，承载相对大，结构相对紧凑。

Claims (8)

1.一种高精度较大载荷同心双轴分度测角转台装置，包括台体、内环旋转工作台、外环旋转工作台、内环轴、外环轴、外组合轴承Ⅰ、内组合轴承Ⅱ、高精度时栅角度传感器Ⅰ、高精度时栅角度传感器Ⅱ、控制系统及驱动系统；
其特征在于：所述内环旋转工作台固定在内环轴上，内环轴固定在内组合轴承Ⅱ上；外环旋转工作台固定在外环轴上，外环轴固定在外组合轴承Ⅰ上；内组合轴承上Ⅱ、外组合轴承Ⅰ分别固定在台体上加工的两个同心圆环面上；由转子和定子组成的两套内外高精度时栅角度传感器的转子分别直接或者间接固定连接在内环轴和外环轴上，定子相应直接或者间接固定在与各自转子同心的台体的圆环面上；两套内外高精度时栅角度传感器、驱动系统接入控制系统，通过控制系统实现对驱动系统的控制，实现转台步进角设置及旋转方向的改变，高精度时栅角度传感器完成内外旋转工作台即时旋转角度的测量输出。
2.根据权利要求1所述的高精度较大载荷同心双轴分度测角转台装置，其特征在于：所述驱动系统由两套蜗杆蜗轮传动副、两套步进电机和两套驱动器组成，两套蜗杆蜗轮传动副的蜗轮分别与内环轴和外环轴固定连接。
3.根据权利要求2所述的高精度较大载荷同心双轴分度测角转台装置，其特征在于：两套蜗杆蜗轮传动副的蜗杆分别安装于可微调间隙的两套组合支架上，组合支架分别固定连接于台体上。
4.根据权利要求1、2或3所述的高精度较大载荷同心双轴分度测角转台装置，其特征在于：一件时栅角位移传感器转子直接固连在外环轴上，另一件时栅角位移传感器转子固连在一个环架上，该环架固连于内环轴上；一件时栅角位移传感器定子固定在与其转子同心的台体的圆环面上，另一件时栅角位移传感器定子固连于另一个环架上，该环架固连于与另一个时栅角位移传感器转子同心的台体的圆环面上。
5.根据权利要求1、2或3所述的高精度较大载荷同心双轴分度测角转台装置，其特征在于：转台装置的滚动轴承以过渡配合方式套于内环轴上，由挡环轴向约束，和内组合轴承Ⅱ使内环轴组合为简支梁结构，增强内环的整体刚度。
6.根据权利要求1、2或3所述的高精度较大载荷同心双轴分度测角转台装置，其特征在于：所述台体采用环中环封闭结构。
7.根据权利要求1、2或3所述的高精度较大载荷同心双轴分度测角转台装置，其特征在于：在转台装置的外部设置护罩，护罩里侧装有时栅传感器电路板，外侧装有线路接头。
8.根据权利要求1、2或3所述的高精度较大载荷同心双轴分度测角转台装置，其特征在于：在转台装置的外侧设置环罩，起保护时栅角位移传感器作用。
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