CN110328003B - 二维角度调整样品操纵台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二维角度调整样品操纵台，其特征在于，包括底座，底座上设有倾角传动机构，倾角传动机构一端与倾角驱动装置连接，另一端与主框架连接；主框架上设有面内旋转传动机构，面内旋转传动机构一端通过软轴与面内旋转驱动装置连接，另一端通过隔热连接筒与样品托盘连接。本发明的有益效果是：通过合理布置两个蜗轮蜗杆传动机构，实现了对样品两个自由度上的角度调整，满足了样品测量的需求；同时，通过设置隔热连接筒和传热辫，实现了高效的低温管理。

Description

二维角度调整样品操纵台
技术领域
本发明属于仪器设备领域，涉及一种二维角度调整样品操纵台，特别是用于真空低温环境中的二维角度调整样品操纵台。
背景技术
在物理或者材料研究领域，为了检测某些样品的特性，需要将该样品放置在真空低温环境中进行测量。同时根据实验需求，可能需要对样品进行精确的位置和朝向调整，包括平移及转动。比如申请号为201710833999.1的发明，提供了一种具有一个旋转自由度和一个平移自由度的操作台。但是在一些实验中，例如角分辨光电子能谱实验中，需要对样品进行多自由度角度调整，现有的产品不能满足需要。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种真空内二维角度调整的样品操纵台，可在两个自由度上精密调整样品的朝向。
为实现上述目的，本发明的具体技术方案是提供了一种二维角度调整样品操纵台，其特征在于，包括底座，底座上设有可绕自身轴线转动的倾角轴，倾角轴的一端与倾角调节蜗轮连接，倾角调节蜗轮与倾角调节蜗杆配合连接，形成蜗轮蜗杆传动，倾角调节蜗杆设于底座上并能绕自身轴线转动，倾角调节蜗杆通过传动轴与倾角驱动装置连接；倾角轴的另一端与主框架固定连接，主框架内设有面内旋转蜗杆安装孔和面内旋转蜗轮安装孔，两个安装孔的轴线互相垂直，面内旋转蜗杆安装孔中设有面内旋转蜗杆，面内旋转蜗轮安装孔中设有面内旋转蜗轮，面内旋转蜗轮与面内旋转蜗杆配合连接，形成蜗杆蜗轮传动；面内旋转蜗轮通过隔热连接筒与样品托盘连接，面内旋转蜗杆通过软轴与面内旋转驱动装置连接。
优选地，所述倾角轴为一个台阶型轴类零件，倾角轴中间段与底座上的圆形通孔配合，可绕自身轴线在圆形通孔内转动。
优选地，所述倾角轴的一端伸入倾角调节蜗轮中心孔，并通过第一倾角固定螺钉与倾角调节蜗轮固定连接；倾角轴的另一端伸入主框架上的轴孔内，并通过第二倾角固定螺钉与主框架固定连接。
优选地，所述倾角调节蜗杆的两端设有倾角蜗杆支架，倾角蜗杆支架用螺钉与底座固定连接，倾角调节蜗杆可在倾角蜗杆支架中绕自身轴线转动。
优选地，所述面内旋转蜗轮安装孔内还设有凸肩，凸肩侧面设有环形定位槽，所述面内旋转蜗轮两端面上均设有环形定位槽，一端面的环形定位槽与所述凸肩上的环形定位槽相对，中间设有滚珠，起到中心定位及减小摩擦的作用；另一端面上的环形定位槽与蜗轮支撑板上的环形定位槽相对，中间设有滚珠，起到中心定位及减小摩擦的作用；蜗轮支撑板背面与蜗轮压板贴靠，蜗轮压板与主框架固定连接，将蜗轮支撑板、滚珠、面内旋转蜗轮、滚珠组成的涡轮组件压紧在所述面内旋转蜗轮安装孔内的凸肩上，限制了面内旋转蜗轮的轴向移动，但不影响面内旋转蜗轮在面内旋转蜗轮安装孔中绕自身轴线转动。
优选地，所述蜗轮压板通过面内紧固螺钉与主框架固定连接，面内紧固螺钉与主框架之间设有垫圈，用于补偿大温差下零件形变导致的预紧力变化。
优选地，所述面内旋转蜗杆两端设有轴承，使得面内旋转蜗杆可绕自身轴线转动，轴承由轴承压板固定，轴承压板通过压板紧固螺钉固定在主框架上。
优选地，所述隔热连接筒一端设有外螺纹，与面内旋转蜗轮中心孔上的内螺纹配合连接，另一端设有内螺纹，与样品托盘上的外螺纹配合连接。
优选地，所述隔热连接筒内设有传热辫，传热辫的一端与样品托盘连接，另一端与低温冷头连接，传热辫采用高导热率材料，以快速传递温度，使样品托盘及样品尽快达到所需温度。
本发明的有益效果是：通过合理设置两个蜗轮蜗杆传动机构，实现了对样品托盘两个自由度上的角度调整，满足了样品测量的需求；同时，通过设置隔热连接筒和传热辫，实现了高效的低温管理。
附图说明
图1为一种二维角度调整样品操纵台的剖面图；
图2为一种二维角度调整样品操纵台的局部放大图；
图3为一种二维角度调整样品操纵台的爆炸视图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
本发明为一种二维角度调整样品操纵台，如附图1-3所示，包括底座1，底座1上设有一个圆形通孔，圆形通孔内设有倾角轴2，倾角轴2为一个台阶型轴类零件，倾角轴2的中间段与所述底座1上的圆形通孔配合，倾角轴2可在所述圆形通孔中绕自身轴线转动，倾角轴2的一端与倾角调节蜗轮16通过第一倾角固定螺钉3固定连接，倾角轴2的另一端与主框架5上的轴孔501配合，并通过第二倾角固定螺钉4固定。所述的倾角调节蜗轮16与倾角调节蜗杆15配合连接，形成蜗轮蜗杆传动。所述倾角调节蜗杆15的两端设有倾角蜗杆支架17，倾角蜗杆支架17用螺钉与底座1固定连接，倾角调节蜗杆15可在倾角蜗杆支架17中绕自身轴线转动。
所述主框架5上设有面内旋转蜗杆安装孔502，面内旋转蜗杆9安装在面内旋转蜗杆安装孔502中，面内旋转蜗杆9两端设有轴承18，并用轴承压板19通过压板紧固螺钉20固定在主框架5内，面内旋转蜗杆9通过软轴21与面内旋转驱动装置连接。所述软轴21为柔性传动轴，一端与所述面内旋转蜗杆9固定连接，另一端与面内旋转驱动装置连接以实现运动的传递。
所述主框架5上与面内旋转蜗杆安装孔502轴线垂直的方向上设有面内旋转蜗轮安装孔504，面内旋转蜗轮安装孔504内设有凸肩，凸肩侧面设有截面为V字型的环形定位槽505，面内旋转蜗轮8的两个端面上均设有截面为V字型的环形定位槽，其中一个端面上的环形定位槽801与主框架5上的环形定位槽505相对，另一端面上的环形定位槽802与蜗轮支撑板10上的截面为V字型的环形定位槽1001相对，两两相对的环形定位槽之间分别设有滚珠11，起到中心定位和减小摩擦的作用。蜗轮支撑板10与蜗轮压板12紧贴，蜗轮压板12通过面内紧固螺钉14与主框架固定连接，面内紧固螺钉14与主框架之间设有垫圈13，以补偿大温差下零件形变导致的预紧力变化。由面内旋转蜗轮8、蜗轮支撑板10、滚珠11组成的涡轮组件被蜗轮压板12压紧在所述面内旋转蜗轮安装孔504内的凸肩上，使得面内旋转蜗轮8可以在面内旋转蜗轮安装孔504中绕自身轴线转动，但是不能沿轴线方向移动。所述蜗轮压板12通过面内紧固螺钉14与主框架5固定连接，面内紧固螺钉14与主框架5之间设有垫圈13，用于补偿大温差下零件形变导致的预紧力变化。
主框架5在面内旋转蜗轮安装孔504的轴向上还设有通孔503，用于安装隔热连接筒7。隔热连接筒7上的外螺纹702与面内旋转蜗轮8中心孔上的内螺纹803配合连接，隔热连接筒7上的内螺纹701与样品托盘6上的外螺纹601配合连接。样品托盘6用于放置和固定样品，选用高导热率材料以便快速传递温度。
所述的隔热连接筒7为空心的轴类零件，选用低导热率的材料用于温度隔离，隔热连接筒7内设有传热辫22，传热辫22一端与样品托盘6固定连接，另一端与低温冷头连接，传热辫22具有高的导热系数，并且相对较软，以方便连接并快速降低所述样品托盘6的温度。
所述的蜗轮支撑板10上设有通孔1002，用于样品托盘6的空心支柱和传热辫22的穿过。
样品倾角的调节：倾角驱动装置带动倾角调节蜗杆15转动，倾角调节蜗杆15带动倾角调节蜗轮16转动，倾角调节蜗轮16通过倾角轴2带动主框架5绕所述倾角轴2转动，同时安装在主框架5上的样品托盘6随主框架5转动，从而实现对样品的倾角调节。
样品面内旋转角度的调节：面内旋转驱动装置通过软轴21带动面内旋转蜗杆9转动，面内旋转蜗杆9带动面内旋转蜗轮8转动，面内旋转蜗轮8通过隔热连接筒7带动样品托盘6转动，从而实现样品的面内旋转角度调节。
样品低温实现：通过高导热率的传热辫22将冷头的温度直接传递到样品托盘6，样品托盘6选用高导热率材料以实现样品的快速降温；所述隔热连接筒7采用低导热率的材料，以减缓样品托盘6与面内旋转蜗轮8之间的热量交换，从而实现高效的低温管理。

Claims (8)

1.一种二维角度调整的样品操纵台，其特征在于，包括底座(1)，底座(1)上设有可绕自身轴线转动的倾角轴(2)，倾角轴(2)的一端与倾角调节蜗轮(16)连接，倾角调节蜗轮(16)与倾角调节蜗杆(15)配合连接，形成蜗轮蜗杆传动，倾角调节蜗杆(15)设于底座(1)上并能绕自身轴线转动，倾角调节蜗杆(15)通过传动轴与倾角驱动装置连接；倾角轴(2)的另一端与主框架(5)连接，主框架(5)内设有面内旋转蜗杆安装孔(502)和面内旋转蜗轮安装孔(504)，两个安装孔的轴线互相垂直，面内旋转蜗杆安装孔(502)中设有面内旋转蜗杆(9)，面内旋转蜗轮安装孔(504)中设有面内旋转蜗轮(8)，面内旋转蜗轮(8)与面内旋转蜗杆(9)配合连接，形成蜗杆蜗轮传动；面内旋转蜗轮(8)通过隔热连接筒(7)与样品托盘(6)连接，面内旋转蜗杆(9)通过软轴(21)与面内旋转驱动装置连接；
所述面内旋转蜗轮安装孔(504)内还设有凸肩，凸肩侧面设有环形定位槽(505)，所述面内旋转蜗轮(8)两端面上均设有环形定位槽，一端面的环形定位槽(801)与所述凸肩上的环形定位槽(505)相对，中间设有滚珠(11)，起到中心定位及减小摩擦的作用；另一端面上的环形定位槽(802)与蜗轮支撑板(10)上的环形定位槽(1001)相对，中间设有滚珠(11)，起到中心定位及减小摩擦的作用；蜗轮支撑板(10)与蜗轮压板(12)贴靠，蜗轮压板(12)与主框架(5)固定连接，将由面内旋转蜗轮(8)、蜗轮支撑板(10)和滚珠(11)组成的涡轮组件压紧在所述面内旋转蜗轮安装孔(504)内的凸肩上，限制了面内旋转蜗轮(8)的轴向移动，但不影响面内旋转蜗轮(8)在面内旋转蜗轮安装孔(504)中绕自身轴线转动。
2.根据权利要求1所述的一种二维角度调整样品操纵台，其特征在于，所述倾角轴(2)为一个台阶型轴类零件，倾角轴(2)的中间段与底座(1)上的圆形通孔配合，可绕自身轴线在圆形通孔内转动。
3.根据权利要求2所述的一种二维角度调整样品操纵台，其特征在于，所述倾角轴(2)的一端伸入倾角调节蜗轮(16)的中心孔，并通过第一倾角固定螺钉(3)与倾角调节蜗轮(16)固定连接；倾角轴(2)的另一端伸入主框架(5)上的轴孔内，并通过第二倾角固定螺钉(4)与主框架(5)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种二维角度调整样品操纵台，其特征在于，所述倾角调节蜗杆(15)的两端设有倾角蜗杆支架(17)，倾角蜗杆支架(17)用螺钉与底座(1)固定连接，倾角调节蜗杆(15)可在倾角蜗杆支架(17)中绕自身轴线转动。
5.根据权利要求1所述的一种二维角度调整样品操纵台，其特征在于，所述蜗轮压板(12)通过面内紧固螺钉(14)与主框架(5)固定连接，面内紧固螺钉(14)与主框架(5)之间设有垫圈(13)，用于补偿大温差下零件形变导致的预紧力变化。
6.根据权利要求1所述的一种二维角度调整样品操纵台，其特征在于，所述面内旋转蜗杆(9)两端设有轴承(18)，使得面内旋转蜗杆(9)可绕自身轴线转动，轴承(18)由轴承压板(19)固定，轴承压板(19)通过压板紧固螺钉(20)固定在主框架(5)上。
7.根据权利要求1所述的一种二维角度调整样品操纵台，其特征在于，所述隔热连接筒(7)一端设有外螺纹，与面内旋转蜗轮(8)中心孔上的内螺纹配合连接，另一端设有内螺纹，与样品托盘(6)上的外螺纹配合连接。
8.根据权利要求7所述的一种二维角度调整样品操纵台，其特征在于，所述隔热连接筒(7)内设有传热辫(22)，传热辫(22)的一端与样品托盘(6)连接，另一端与低温冷头连接，传热辫(22)采用高导热率材料，以快速传递温度，使样品托盘及样品尽快达到所需温度。
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