CN110736944A - 适用于20mm-30mm间隙小型回旋加速器的全自动磁场测量装置 - Google Patents

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李明
曹磊
吕银龙
关镭镭
张天爵
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Abstract

本发明公开了适用于20mm‑30mm间隙小型回旋加速器的全自动磁场测量装置，包括计算机、径向绳轮驱动机构、角向驱动机构、竖直设置且由所述角向驱动机构驱动转动的中心轴、设置于所述20mm‑30mm间隙中且由中心轴带动旋转的测量臂以及设置于所述测量臂上且由径向绳轮驱动机构驱动沿开设于所述测量臂上的滑槽做往复直线运动的滑块；所述计算机分别与径向绳轮驱动机构和角向驱动机构电信连接且控制所述测量臂运动；解决现有磁场测量方式耗时耗力，径向定位难、人为出现错误机率较高的问题。

Description

适用于20mm-30mm间隙小型回旋加速器的全自动磁场测量 装置
技术领域
本发明涉及回旋加速器技术领域，特别涉及一种适用于20mm-30mm间隙小型回旋加速器的全自动磁场测量装置。
背景技术
小型回旋加速器广泛用于医院生产同位素，能量一般为10MeV-20MeV。磁极气隙是该类型回旋加速器磁铁设计需要重点考虑的参数，气隙越小产生同样磁场所需的安匝数也越小，可大大节约能量消耗，但在轴向聚焦较小时容易产生束流打在磁极从而发生丢失的情况。随着深谷区磁铁设计概念的提出，回旋加速器的轴向聚焦大大提高。极小气隙，如20mm-30mm气隙高度的小型低能耗回旋加速器开始流行。由此会带来的一些工程上的难度，比如磁场测量。
大部分的常温回旋加速器采用基于霍尔探头的磁场测量装置进行磁场测量，角向采用编码器或圆光栅、径向则采用光栅尺定位，测量臂置于磁极气隙内，滑块、光栅尺和走线拖链装配在测量臂槽内，设计驱动机构带来滑块的运动和精确定位。探头的轴向定位要求测量臂有一定的机械强度，市面上的玻璃光栅尺和读数头均有一定的高度尺寸能能保证获取数据的准确度，因此，20mm-30mm极小间隙小型回旋加速器一般采用半自动化的磁场测量装置开展磁场测量，即角向自动定位、径向人工辅助定位的方式，该种磁场测量方式耗时耗力，径向定位难、人为出现错误的机率也较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于20mm-30mm间隙小型回旋加速器的全自动磁场测量装置，解决现有磁场测量方式耗时耗力，径向定位难、人为出现错误机率较高的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：适用于20mm-30mm间隙小型回旋加速器的全自动磁场测量装置，包括计算机、径向绳轮驱动机构、角向驱动机构、竖直设置且由所述角向驱动机构驱动转动的中心轴、设置于所述20mm-30mm间隙中且由中心轴带动旋转的测量臂以及设置于所述测量臂上且由径向绳轮驱动机构驱动沿开设于所述测量臂上的滑槽做往复直线运动的滑块；所述计算机分别与径向绳轮驱动机构和角向驱动机构电信连接且控制所述测量臂运动；
所述径向绳轮驱动机构包括驱动电机、与驱动电机连接的减速器、与驱动电机转动连接的转轮、安装于转轮上的角度编码器和去应力钢丝绳，所述转轮通过去应力钢丝绳与所述滑块连接。
进一步限定，所述角向驱动机构包括角向电机、蜗轮蜗杆和圆光栅；所述圆光栅包括圆光栅刻度盘和光栅读数头；圆光栅刻度盘和蜗轮分别固定在中心轴上，所述光栅读数头固定于圆光栅刻度盘的上方；所述角向电机驱动蜗杆，蜗杆带动涡轮，涡轮带动中心轴从而带动测量臂转动，所述圆光栅刻度盘与测量臂同步转动。
进一步限定，所述滑槽内且位于测量臂的中心处以及外端处分别安装有限位开关。
进一步限定，所述滑块上安装有探头，所述滑槽内设置有拖链，所述拖链上安装有与探头连接的数据线以及与所述限位开关连接的数据线。
进一步限定，所述测量臂的厚度大于15毫米，所述滑槽的深度小于10毫米。
进一步限定，所述测量臂的滑槽内安装有线缆压板。
综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明的全自动化磁场测量装置，利用径向绳轮驱动机构，实现了磁场径向测量的自动定位，解决了极小间隙小型回旋加速器中无法安装光栅尺带来的径向定位难题，通过计算机程序实现磁场测量过程的全自动化，减小人为犯错的机率和节约时间成本。
附图说明
图1是本实施例的结构示意图;
图2是本实施例测量臂的结构示意图;
图3是本实施例角向驱动机构的结构示意图;
图中：1、计算机；2、上盖板；3、下盖板；4、径向绳轮驱动机构；41、驱动电机；42、减速器；43、转轮；44、角度编码器；45、去应力钢丝绳；5、角向驱动机构；51、圆光栅刻度盘；52、蜗轮；53、光栅读数头；54、蜗杆；55、角向电机；6、中心轴；7、测量臂；8、滑块；9、限位开关；10、滑槽；11、线缆压板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
小型回旋加速器的上盖板2与下盖板3之间有一条20mm-30mm的极小间隙。为了测量极小间隙间的磁场。本实施例提出一种如图1所示，适用于20mm-30mm间隙小型回旋加速器的全自动磁场测量装置，它包括计算机1、径向绳轮驱动机构4、角向驱动机构5、中心轴6、测量臂7和滑块8。
测量臂7安装在20mm-30mm间隙中，中心轴6竖直设置，上端穿过加速器下盖板3的中心孔与测量臂7连接，下端与角向驱动机构5连接。见图2，测量臂7上沿其中心轴6线径向开设有滑槽10，滑块8设置于滑槽10内并沿其做直线往复运动。位于滑槽10内，测量臂7的中心处以及外端处分别安装有限位开关9。滑块8可在两个限位开关9范围内沿着滑槽10进行径向移动。为保证机械强度，测量臂7厚度大于15mm，滑槽10的槽深小于10mm。
滑块8上安装有探头，该探头为霍尔探头。滑槽10内安装有拖链，探头连接的数据线安装在拖链上，拖链在滑槽10内运动。为了防止拖链翘起，在滑槽10上设置有线缆压板11。为了节约空间，拖链高度要求小于10mm。
见图1，径向绳轮驱动机构4位于加速器下方，它包括与计算机1通过数据线连接的驱动电机41、减速器42、转轮43、角度编码器44和去应力钢丝绳45。驱动电机41通过减速器42与转轮43连接，角度编码器44安装在转轮43的另一侧并且两者同步转动。去应力钢丝绳45经由4个小转轮通过中心轴6到达加速器下盖板3底部与滑块8连接，钢丝绳两端绕在转轮43走线槽中并固定在转轮43两侧。驱动电机41通过减速器42驱动转轮43转动，带动去应力钢丝绳45运动，实现滑块8在径向方向的直线运动。利用径向电机带动转轮43旋转一周，测量出滑块8在径向运动的距离，计算出转轮43旋转单位角度时滑块8的径向运动距离，这样做可以补偿转轮43线槽间存在的角度差，以得到滑块8精确的径向定位。角度编码器44与转轮43同步旋转，可获取当前转轮43的旋转角度，得到滑块8的径向运动距离，实现径向定位。
角度编码器44通过数据线与计算机1连接，并把测得到数据传输给计算机1；计算机1采集到信号，发出指令给驱动电机41并且控制其运动。
见图3，角向驱动机构5包括角向电机55、蜗轮蜗杆和圆光栅。圆光栅包括圆光栅刻度盘51和光栅读数头53；圆光栅刻度盘51和蜗轮52分别固定在中心轴6上，光栅读数头53固定于圆光栅刻度盘51的上方，角向电机55驱动蜗杆54，蜗杆54带动涡轮，涡轮带动中心轴6从而带动测量臂7转动，圆光栅刻度盘51与测量臂7同步转动；光栅读数头53获取当前的角度位置，从而实现角向定位。圆光栅通过数据线与计算机1连接，并把测得到数据传输给计算机1；角向电机55通过数据线与计算机1连接，计算机1控制角向电机55完成对测量臂7的位置调整。
工作原理：驱动电机41通过减速器42驱动转轮43转动，带动去应力钢丝绳45运动，去应力钢丝绳45带动滑块8在滑槽10内做直线往复运动。角度编码器44精确反馈转轮43所转过的角度，通过计算处理，可准确计算出与之对应的滑块8径向运动的距离和位置，形成闭环径向定位系统，实现极小间隙小型回旋加速器径向自动定位的功能。
角向电机55驱动蜗杆54，蜗杆54带动涡轮，涡轮带动中心轴6从而带动测量臂7转动，圆光栅刻度盘51与测量臂7同步转动；光栅读数头53获取当前的角度位置，从而实现角向定位。
具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.适用于20mm-30mm间隙小型回旋加速器的全自动磁场测量装置，其特征是，包括计算机(1)、径向绳轮驱动机构(4)、角向驱动机构(5)、竖直设置且由所述角向驱动机构(5)驱动转动的中心轴(6)、设置于所述20mm-30mm间隙中且由中心轴(6)带动旋转的测量臂(7)以及设置于所述测量臂(7)上且由径向绳轮驱动机构(4)驱动沿开设于所述测量臂(7)上的滑槽(10)做往复直线运动的滑块(8)；所述计算机(1)分别与径向绳轮驱动机构(4)和角向驱动机构(5)电信连接且控制所述测量臂(7)运动；
所述径向绳轮驱动机构(4)包括驱动电机(41)、与驱动电机(41)连接的减速器(42)、与驱动电机(41)转动连接的转轮(43)、安装于转轮(43)上的角度编码器(44)和去应力钢丝绳(45)，所述转轮(43)通过去应力钢丝绳(45)与所述滑块(8)连接。
2.根据权利要求1所述的适用于20mm-30mm间隙小型回旋加速器的全自动磁场测量装置，其特征是，所述角向驱动机构(5)包括角向电机(55)、蜗轮蜗杆和圆光栅；所述圆光栅包括圆光栅刻度盘(51)和光栅读数头(53)；圆光栅刻度盘(51)和蜗轮(52)分别固定在中心轴(6)上，所述光栅读数头(53)固定于圆光栅刻度盘(51)的上方；所述角向电机(55)驱动蜗杆(54)，蜗杆(54)带动涡轮，涡轮带动中心轴(6)从而带动测量臂(7)转动，所述圆光栅刻度盘(51)与测量臂(7)同步转动。
3.根据权利要求1或2所述的适用于20mm-30mm间隙小型回旋加速器的全自动磁场测量装置，其特征是，所述滑槽(10)内且位于测量臂(7)的中心处以及外端处分别安装有限位开关(9)。
4.根据权利要求3所述的适用于20mm-30mm间隙小型回旋加速器的全自动磁场测量装置，其特征是，所述滑块(8)上安装有探头，所述滑槽(10)内设置有拖链，所述拖链上安装有与探头连接的数据线以及与所述限位开关(9)连接的数据线。
5.根据权利要求4所述的适用于20mm-30mm间隙小型回旋加速器的全自动磁场测量装置，其特征是，所述测量臂(7)的厚度大于15毫米，所述滑槽(10)的深度小于10毫米。
6.根据权利要求5所述的适用于20mm-30mm间隙小型回旋加速器的全自动磁场测量装置，其特征是，所述测量臂(7)的滑槽(10)内安装有线缆压板(11)。
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