CN114014018B - 一种超高真空样品传递装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超高真空样品传递装置，包括腔体、至少部分设于腔体内可双向传递的运输装置、法兰和法兰支撑装置，所述运输装置包括导轨运动机构、用于支撑导轨运动机构的导轨支撑机构和用于运输样品的滑动小车，所述导轨运动机构包括用于带动滑动小车的细丝、导轨和设于导轨下端的传动齿条；还包括用于带动细丝运动的细丝驱动轴、用于带动传动齿条运动的齿条驱动轴。本发明结构简单，操作简单，安装所需配合部件均带有定位槽，且安装方便，可重复性高，兼容超高真空使用环境，利于超高真空的获得和维护，样品传输操作方便，只需转动旋转驱动器即可，更可升级为电动旋转驱动器可实现全自动化运行。

Description

一种超高真空样品传递装置

技术领域

本发明涉及真空传输领域，具体而言，涉及一种超高真空样品传递装置。

背景技术

在许多科学实验中，为了排除环境的干扰因素，超高真空环境成为许多物理、生物、化学、材料等学科科学实验的必备条件。而如何方便的传送超高真空环境下的样品成为限制实验效率的重要因素，目前常用的解决方案是磁力杆装置进行超高真空环境下的样品传递，其工作原理是通过真空内外耦合的磁石的磁力作用带动真空内的细轴运动，实现在大气环境下传递真空内的样品。

但是此解决方法限于细轴的刚性，长距离传输时细轴会有弯曲变形，稳定性较差，同时不能传递较大或者较重样品。磁力杆装置占用较大外部空间，需要有比传递距离更大的外部空间供其不工作时放置。

在超高真空环境下所占用的空间均为细长管道，不利于超高真空获得及维护，尤其在磁力杆运动时会导致超高真空的下降。磁力杆传递方向受限需安装在系统设备的一端，只能向另一侧进行传递。磁力杆装置只能手动操作，不利于自动化系统的集成等缺陷。因此，本发明在针对以上提出的问题上进行了技术创新。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超高真空样品传递装置，以改善上述问题。

本发明提供了一种超高真空样品传递装置，包括腔体、至少部分设于腔体内可双向传递的运输装置、连接腔体至少3个端部的法兰和设于腔体一侧的法兰支撑装置，同时，腔体的一个端部可连接用于其他需求的备用法兰。

所述运输装置包括导轨运动机构、用于支撑导轨运动机构210的导轨支撑机构和用于运输样品的滑动小车。

所述导轨运动机构包括用于带动滑动小车的细丝、导轨和设于导轨下方的传动齿条。

还包括用于带动细丝和传动齿条运动的细丝驱动轴、用于带动传动齿条运动的齿条驱动轴，所述齿条驱动轴的上侧通过齿轮啮合连接传动齿条，细丝驱动轴滑动连接细丝。

进一步的，所述法兰支撑装置包括与一端法兰连接的刀口法兰，刀口法兰与导轨支撑机构通过定位支撑组件固定连接，刀口法兰的另一侧设有至少两个旋转驱动器，一个旋转驱动器连接细丝驱动轴，另一个旋转驱动器连接齿条驱动轴。

进一步的，所述定位支撑组件包括对称设于导轨支撑机构两侧的支撑盘，两块支撑盘通过若干支撑杆连接固定，且支撑杆分别架设于导轨运动机构上、下两侧。

设于一块支撑盘外侧面的支撑管，且支撑管的另一端固定连接刀口法兰。

进一步的，所述两个旋转驱动器通过半刚性连轴器分别连接细丝驱动轴和齿条驱动轴，且半刚性联轴器的端部可活动插拔连接。

进一步的，所述导轨两侧固定设有细丝导向架，细丝导向架的上下两端高度高于导轨的厚度，细丝通过细丝导向架架设于导轨上下两侧，且导轨下侧的细丝架空高度与细丝驱动轴滚轮的直径相适应。

进一步的，所述细丝采用柔性钢丝，例如采用304、316或316L等柔性钢丝。

进一步的，所述传动齿条由若干多段式齿条活动连接而成，传动齿条的长度与实际运输距离相适应。

进一步的，所述导轨支撑机构包括对称设于导轨两侧的侧支撑板，定位轴承套和内套于定位轴承套内的中空支撑轴，侧支撑板通过连接螺栓固定安装于导轨两侧。

进一步的，所述滑动小车包括小车主体、间隔设于小车主体上的样品拖和弹性压片，所述小车主体的两端下方设有限位片和限位滑动轮，细丝固定连接滑动小车的两端。

进一步的，所述导轨、支撑盘、侧支撑板、传动齿条和滑动小车均采用轻质合金，例如钛合金、铝合金等。

本发明的主要有益效果在于：

所述腔体空间大且空间形状可因实际需求而改变，可传递样品受限小，可以同时传递多种规格型号样品，可传递大质量，大体积的样品；所述法兰和备用法兰具有超高的密封性，所用材质及结构能兼容超高真空使用环境，不存在细长管道空间，利于超高真空环境获得和维持；采用的柔性部件和轻质合金部件，使得整体结构稳定，刚性强，不会下垂，样品传递位置精度高；本发明能够双向传递，传递范围大，不工作时占用空间小，同时结构简单，操作简单，安装所需配合部件均带有定位槽，且安装方便，可重复性高；本发明可以安装在系统腔室中间，节省空间，便于两套系统之间的集成，可以升级安装磁感应机构，实时感应样品位置，同时可配备磁感应位置反馈机构和电动旋转驱动器可实现全自动化运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明所述的一种超高真空样品传递装置整体图。

图2是本发明所述腔体内部装置图。

图3是本发明所述半刚性联轴器端部图。

图4是本发明所述导轨支撑机构和细丝导向架的结构图。

图5是本发明所述滑动小车和导轨运动机构的结构图。

图6是本发明所述导轨运动机构和部分导轨支撑机构的主视图。

图7是本发明所述滑动小车和部分导轨运动机构的结构图。

图8是本发明所述定位支撑组件和导轨支撑机构的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

下面结合图1至图8与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明提供了一种超高真空样品传递装置，包括腔体1、至少部分设于腔体1内可双向传递的运输装置200、连接腔体至少3个端部的法兰31和设于腔体1一侧的法兰支撑装置400，同时，腔体1的一个端部可连接用于其他需求的备用法兰32，所述法兰31和备用法兰32可以适配对接腔体1上不同大小的法兰，所述超高真空样品传递装置可采用若干支架5支撑于腔体1下。

所述运输装置200包括导轨运动机构210、用于支撑导轨运动机构210的导轨支撑机构220和用于运输样品的滑动小车230。

所述导轨运动机构210包括用于带动滑动小车230的细丝211、导轨212和设于导轨下方的传动齿条213，传动齿条213安装在导轨212下方，既起到传动功能又起到加强筋的作用，增强整体的稳定性。同时，导轨212的上端面设有为滑动小车230导向的导向杆214，所述导向杆214至少有一条，优选的，本实施例中采用两根轻质细轴的导向杆214配合圆弧形截面的限位滑轮实现限位导向，两条导向杆214对于滑动小车230运输的稳定性更强，且占用空间小，安装方便，导轨212在安装件两侧可设置有外螺纹，通过两侧安装螺母，调整螺母的预紧力拉直导向杆214，进一步增加滑动小车230的稳定性。

还包括用于带动细丝211和传动齿条213运动的细丝驱动轴221、用于带动传动齿条运动的齿条驱动轴222，所述齿条驱动轴222的上侧通过齿轮啮合连接传动齿条213，细丝驱动轴221滑动连接细丝213。

所述法兰支撑装置400包括与一端法兰31连接的刀口法兰410，刀口法兰410与导轨支撑机构220通过定位支撑组件420固定连接，刀口法兰410的另一侧设有至少两个旋转驱动器430，一个旋转驱动器430连接细丝驱动轴221，另一个旋转驱动器430连接齿条驱动轴222，所述旋转驱动器430可双向驱动旋转，使得该运输装置200的运输方向可变。

所述定位支撑组件420包括对称设于导轨支撑机构220两侧的支撑盘421，两块支撑盘421通过若干支撑干422连接固定，且支撑杆422分别架设于导轨运动机构210两侧。所述细丝驱动轴221和齿条驱动轴222的两端共同插入两侧的支撑盘421。

设于一块支撑盘421外侧面的支撑管423，且支撑管423的另一端固定连接刀口法兰410。

所述两个旋转驱动器430通过半刚性连轴器440分别连接细丝驱动轴221和齿条驱动轴222，且半刚性联轴器440的端部可活动插拔连接。

所述导轨212两侧固定设有细丝导向架，细丝导向架的上下两端高度高于导轨的厚度，细丝211通过细丝导向架架设于导轨212上下两侧，且导轨212下侧的细丝211架空高度与细丝驱动轴221滚轮的直径相适应。

所述细丝导向架包括导向轮215和用于固定导向轮的固定板216，所述两个固定板216对称固定在导轨212的端部，两个导向轮216通过固定轴架设于固定板216的上下两端，细丝211滑动设于导向轮215上，所述固定板216的上端同时固定连接导向杆214。

所述细丝211采用柔性钢丝，例如采用304、316或316L等柔性钢丝。

所述传动齿条213由若干多段式齿条活动连接而成，传动齿条213的长度与实际运输距离相适应，传动齿条213的多段式安装增加传动长度的可扩展性。

所述导轨支撑机构220包括对称设于导轨212两侧的侧支撑板223，定位轴承套和内套于定位轴承套内的中空支撑轴，侧支撑板223通过连接螺栓固定安装于导轨212两侧，同时螺钉还不易松脱，结构简单实用，所述侧支撑板223的上边沿开设若干凹槽224，螺栓和螺钉均匀分布固定在凹槽224内和垂直侧支撑板223的侧面。

所述滑动小车230包括小车主体231、间隔设于小车主体上的样品拖232和弹性压片233，所述小车主体231的两端下方设有限位片和限位滑动轮，所述限位滑动轮与所述导向杆214相匹配，滑动小车230的下方通过运动轴和转动轴承滑动，细丝211固定连接滑动小车230的两端。

所述导轨212、支撑盘421、侧支撑板223、传动齿条213和滑动小车230均采用轻质合金，例如钛合金、铝合金等。

具体实施例：由连接齿条驱动轴222的旋转驱动器转动223，传导到半刚性联轴器带动齿轮驱动轴转动，可通过齿轮齿条的啮合传动(图中未标出)，带动导轨运动机构210在导轨支撑机构中运动。滑动小车230可以在导轨运动机构210上滑动。滑动运动是由连接细丝驱动轴221的旋转驱动器转动430，传导到半刚性联轴器440带动细丝驱动轴221转动，优选的，本实施例细丝211采用钢丝材质，使柔性传动钢丝在细丝驱动轴221上转动，从而带动滑动小车230在导轨运动机构210上滑动。由于具有两层运动机构可以使运动范围更大，而不工作时占用空间更小。

在安装时会先将柔性传动钢丝在细丝驱动轴221上缠绕，并拉紧钢丝，以使其产生足够的摩擦动力。旋转驱动器430均可采用行业内常规产品实现，一般包括磁耦合式、波纹管式、同时可升级为电动模式。在滑动小车230上可以升级安装感应器，以便在真空外实时确定样品所处位置，以便于系统的全自动化集成。

安装腔体仅是一种适用方式，可根据所连接腔体的接口形式进行调整更换，不是必备。样品托232可根据实际形状尺寸灵活变更安装位置，且带有弹性压片结构233，实现超高真空下的抓取和放置。

本发明主要目的在于，实现超高真空环境下可自动化运行的小空间占用的大范围稳定双向传递样品，其整体结构简单，操作简单，安装所需配合部件均带有定位槽，且安装方便，可重复性高，兼容超高真空使用环境，利于超高真空的获得和维护，样品传输操作方便，只需转动旋转驱动器430即可，更可升级为电动旋转驱动器可实现全自动化运行。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超高真空样品传递装置，其特征在于，

包括腔体、至少部分设于腔体内可双向传递的运输装置、连接腔体至少3个端部的法兰和设于腔体一侧的法兰支撑装置，

所述运输装置包括导轨运动机构、用于支撑导轨运动机构的导轨支撑机构和用于运输样品的滑动小车，

所述导轨运动机构包括用于带动滑动小车的细丝、导轨和设于导轨下方的传动齿条；

还包括用于带动细丝运动的细丝驱动轴、用于带动传动齿条运动的齿条驱动轴，所述齿条驱动轴的上侧通过齿轮啮合连接传动齿条，细丝驱动轴滑动连接细丝；

所述法兰支撑装置包括与一端法兰连接的刀口法兰，刀口法兰与导轨支撑机构通过定位支撑组件固定连接，刀口法兰的另一侧设有至少两个旋转驱动器，一个旋转驱动器连接细丝驱动轴，另一个旋转驱动器连接齿条驱动轴。

2.根据权利要求1所述的一种超高真空样品传递装置，其特征在于，所述定位支撑组件包括

对称设于导轨支撑机构两侧的支撑盘，两块支撑盘通过若干支撑杆连接固定，且支撑杆分别架设于导轨运动机构上、下两侧；

设于一块支撑盘外侧面的支撑管，且支撑管的另一端固定连接刀口法兰。

3.根据权利要求1所述的一种超高真空样品传递装置，其特征在于，所述两个旋转驱动器通过半刚性连轴器分别连接细丝驱动轴和齿条驱动轴，且半刚性联轴器的端部可活动插拔连接。

4.根据权利要求1所述的一种超高真空样品传递装置，其特征在于，所述导轨两侧固定设有细丝导向架，细丝导向架的上下两端高度高于导轨的厚度，细丝通过细丝导向架架设于导轨上下两侧。

5.根据权利要求1所述的一种超高真空样品传递装置，其特征在于，所述细丝采用柔性钢丝。

6.根据权利要求1所述的一种超高真空样品传递装置，其特征在于，所述传动齿条由若干多段式齿条活动连接而成，传动齿条的长度与实际运输距离相适应。

7.根据权利要求1所述的一种超高真空样品传递装置，其特征在于，所述导轨支撑机构包括对称设于导轨两侧的侧支撑板、定位轴承套和内套于定位轴承套内的中空支撑轴，侧支撑板通过连接螺栓固定安装于导轨两侧。

8.根据权利要求1所述的一种超高真空样品传递装置，其特征在于，所述滑动小车包括小车主体、间隔设于小车主体上的样品拖和弹性压片，所述小车主体的两端下方设有限位片和限位滑动轮，细丝固定连接滑动小车的两端。

9.根据权利要求1所述的一种超高真空样品传递装置，其特征在于，所述导轨、传动齿条和滑动小车均采用轻质合金。

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