专利名称：双晶单色器第二晶体的2维角度精密微调装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种角度精密微调装置，特别是一种用于双晶单色器第二晶体的2维角度微调装置，属于机械领域。
背景技术：
目前，同步辐射光束线中使用的双晶单色器第二晶体的微调方法主要采用步进电机、螺旋传动、弹性螺钉、3点球面螺柱支承等组成的调节装置，这种调节方法采用的零件数较多，结构较复杂，而且精度较低、微调灵敏度低。近年来，柔性铰链在微型精密机械中得到了广泛应用，它具有无机械摩擦、无需润滑的优点，这对于像双晶单色器在高真空环境下工作的零部件非常重要，本发明将一种特殊的柔性铰链组件应用在双晶单色器第二晶体的2维角度微调装置中，不仅大大减少了零件数量，简化了装置结构，而且使调节精度和灵敏度得到很大的提高。根据对现有技术的进一步检索发现申请号为99107784.9，名称为“微小型一体化平面精密运动机构及其装置”，该专利申请公开了一种微小型一体化平面精密运动机构及其装置，包括运动台面、柔性铰链杠杆机构、箝位件和固定底板，柔性铰链杠杆机构由压电/电致伸缩致动件、中心联接件、四个支撑杠杆、四个边框杠杆与四个边框架联接件通过柔性铰链连接而成。该机构适合点到点的微进给定位。对称结构有利于保证机构沿X、Y轴运动的方向性。结构简单紧凑易于微小型化，可用于XYθ超精密工作台和微小型平动机器人。但是，该专利主要用于实现工作台平面的2维移动和1维转动，不能实现2维角度的转动微调，所以它不能满足双晶单色器第二晶体的工作要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种双晶单色器第二晶体的2维角度精密微调装置。使其在用于双晶单色器第二晶体的微调时，双晶单色器第二晶体的2个转动角度(绕X轴转动的投角，绕Y轴转动的滚角)得到精密调节，而且不仅可用于同步辐射光束线中双晶单色器第二晶体的调节，还可推广应用于其他需要2维角度微调的精密仪器或设备上。本发明是根据以下技术方案实现的，本发明主要包括2个带编码器的直线步进电机、上支架板、定位板、调整螺钉、机架、晶架、晶体压板、调整板、第二晶体、4套柔性铰链组件、2套拉伸弹簧组件、下支架板、中支架板、定位销、晶体侧向压板，其连接方式为上支架板与定位板之间用螺钉连接后，再与机架用螺钉连接，配钻销孔后，用定位销定位，2个调整螺钉位于定位板的螺孔内，带编码器的直线步进电机的头部螺杆插入上支架板的安装孔后定位，2套柔性铰链组件分别与上支架板、中支架板连接，将拉伸弹簧组件穿过上支架板、中支架板的通孔后，定位于两端部螺杆上，将另一带编码器的直线步进电机的头部螺杆插入中支架板的安装孔后固定，将另2套柔性铰链组件分别与中支架板、下支架板连接，将另一拉伸弹簧组件穿过中支架板、下支架板的通孔后，定位于两端部螺杆上，将调整板设置在晶架的槽底后，装入第二晶体，2个晶体压板压住第二晶体晶面边缘后与晶架连接，2个晶体侧向压板压住第二晶体的侧面后与晶架连接，在晶架的上顶面上拧有4个调整螺钉，晶架与下支架板连接。
柔性铰链组件主要包括铰链上壳体、柔性铰链、铰链下壳体，柔性铰链采用高弹性铍青铜Qbe2材料线切割加工而成，铰链上下壳体则采用不锈钢1Cr18Ni9Ti材料线切割加工而成，其连接方式为柔性铰链与铰链上下壳体之间用沉头螺钉连接，2组4套柔性铰链组件呈正交布置。
拉伸弹簧组件主要包括端部螺杆、拉伸弹簧，其连接方式为拉伸弹簧的两端簧丝紧绕在端部螺杆的螺旋槽内固定，拉伸弹簧组件设置在柔性铰链组件和带编码器的直线步进电机之间，起微调时的平衡作用。
本发明中，分别给2个带编码器的直线步进电机通电，电机输出轴作相应的直线移动，这两个电机的输出轴头分别顶住下支架板和中支架板，此时，2个拉伸弹簧分别受到拉力，通过调整直线步进电机的输入脉冲，使两组呈正交布置的柔性铰链组件分别绕其中心作相应的转动，结果可使第二晶体的工作面(下表面)处于基本水平。在工作过程中，常需要调整第二晶体的两个转动角度，即绕X轴转动的投角和绕Y轴转动的滚角。当要求调整第二晶体的投角时，给一个带编码器的直线步进电机通电，并通过控制系统输入相应的脉冲，此时，对应的一组柔性铰链组件绕其中心作相应的转动，从而带动该组柔性铰链组件下面的各零件(包括第二晶体)一起绕X轴转动；当要求调整第二晶体的滚角时，给另一个带编码器的直线步进电机通电，并通过控制系统输入相应的脉冲，此时，对应的柔性铰链组件绕其中心作相应的转动，从而带动该组柔性铰链组件下面的各零件(包括第二晶体)一起绕Y轴转动。如此，这套微调装置就能完成双晶单色器第二晶体的2维角度调整。此外，在安装过程中，通过旋转定位板上的调节螺钉，可使微调装置(除机架外)作上下移动，导向通过定位销和定位板之间的相对滑动来实现，当第二晶体相对于第一晶体的垂直间距满足设计要求时，用2个螺钉将定位板拧紧在机架的螺孔内。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明所用的2组呈正交布置的4套柔性铰链可以调节双晶单色器第二晶体的2维角度(即绕X轴转动的投角，绕Y轴转动的滚角)，柔性铰链具有无机械摩擦、无需润滑、精度高等优点，非常适合在高真空状态下工作的精密仪器或装置，而且调节时采用带编码器的直线步进电机驱动，能够实现远程精密可控调节，此外通过设置定位板、定位销、调整螺钉，在安装双晶单色器的2个晶体时，可保证2个晶体之间的垂直间距满足设计要求。
图1本发明结构正向示意2本发明结构侧向示意3本发明柔性铰链组件结构示意4本发明拉伸弹簧组件结构示意图具体实施方式
如图1、图2、图3和图4所示，本发明主要包括2个带编码器的直线步进电机1、上支架板2、定位板3、调整螺钉4、16、机架5、晶架6、晶体压板7、调整板8、第二晶体9、4套柔性铰链组件10、2套拉伸弹簧组件11、下支架板12、中支架板13、定位销14、晶体侧向压板15，其连接方式为上支架板2与定位板3之间用螺钉连接后，再与机架5用螺钉连接，配钻销孔后，用定位销14定位，2个调整螺钉4位于定位板3的螺孔内，带编码器的直线步进电机1的头部螺杆插入上支架板2的安装孔后，用垫片和螺母拧紧，2套柔性铰链组件10分别与上支架板2、中支架板13用螺钉连接，拉伸弹簧组件11穿过上支架板2、中支架板13的通孔后，用垫片和螺母适当拧紧在伸弹簧组件11的两端部螺杆上，另一带编码器的直线步进电机1的头部螺杆插入中支架板13的安装孔后，用垫片和螺母拧紧，另2套柔性铰链组件10分别与中支架板13、下支架板12用螺钉连接，另一拉伸弹簧组件11穿过中支架板13、下支架板12的通孔后，用垫片和螺母适当拧紧在伸弹簧组件11的两端部螺杆上，调整板8设置在晶架6的槽底后，装入第二晶体9，2个晶体压板7压住第二晶体9晶面边缘后与晶架6用螺钉连接，2个晶体侧向压板15压住第二晶体9的侧面后与晶架6用螺钉连接，在晶架6的上顶面上拧有4个调整螺钉16，晶架6与下支架板12之间用螺钉连接。
柔性铰链组件10主要包括铰链上壳体17、柔性铰链18、铰链下壳体19，其连接方式为柔性铰链18与铰链上下壳体17、19之间用沉头螺钉连接。
2组4套柔性铰链组件10呈正交布置。
拉伸弹簧组件11主要包括端部螺杆20、22，拉伸弹簧21，其连接方式为拉伸弹簧21的两端簧丝紧绕在端部螺杆20、22的螺旋槽内，然后点焊固接，拉伸弹簧组件11设置在柔性铰链组件10和带编码器的直线步进电机1之间。
第二晶体2个转动角度的微调是分别通过2个带编码器的直线步进电机1来驱动，并通过2组拉伸弹簧21来保持平衡的。
通过旋转定位板3上的调节螺钉4，除机架5外，微调装置作上下移动，通过定位销14和定位板3之间的相对滑动导向。
权利要求
1.一种双晶单色器第二晶体的2维角度精密微调装置，主要包括2个带编码器的直线步进电机(1)、上支架板(2)、定位板(3)、调整螺钉(4)和(16)、机架(5)、晶架(6)、晶体压板(7)、调整板(8)、4套柔性铰链组件(10)、2套拉伸弹簧组件(11)、下支架板(12)、中支架板(13)、定位销(14)、晶体侧向压板(15)，其特征在于连接方式为上支架板(2)与定位板(3)连接后，再与机架(5)连接，配钻销孔后，用定位销(14)定位，2个调整螺钉(4)位于定位板(3)的螺孔内，带编码器的直线步进电机(1)的头部螺杆插入上支架板(2)的安装孔后定位，2套柔性铰链组件(10)分别与上支架板(2)、中支架板(13)连接，拉伸弹簧组件(11)穿过上支架板(2)、中支架板(13)的通孔后，定位于两端部螺杆上，另一带编码器的直线步进电机(1)的头部螺杆插入中支架板(13)的安装孔后定位，另2套柔性铰链组件(10)分别与中支架板(13)、下支架板(12)固定，另一拉伸弹簧组件(11)穿过中支架板(13)、下支架板(12)的通孔后，定位于两端部螺杆上，调整板(8)设置在晶架(6)的槽底后，装入第二晶体(9)，2个晶体压板(7)压住第二晶体(9)晶面边缘后与晶架(6)连接，2个晶体侧向压板(15)压住第二晶体(9)的侧面后与晶架(6)连接，在晶架(6)的上顶面上拧有4个调整螺钉(4)、(16)，晶架(6)与下支架板(12)连接。
2.根据权利要求1所述的这种双晶单色器第二晶体的2维角度精密微调装置，其特征还在于柔性铰链组件(10)主要包括铰链上壳体(17)，柔性铰链(18)，铰链下壳体(19)，其连接方式为柔性铰链(18)与铰链上下壳体(17)、(19)用螺钉连接。
3.根据权利要求1所述的这种双晶单色器第二晶体的2维角度精密微调装置，其特征还在于拉伸弹簧组件(11)主要包括端部螺杆(20)、(22)，拉伸弹簧(21)，其连接方式为拉伸弹簧(21)的两端簧丝紧绕在端部螺杆(20)、(22)的螺旋槽内点焊固定，拉伸弹簧组件(11)设置在柔性铰链组件(10)和带编码器的直线步进电机(1)之间。
4.根据权利要求1所述的这种双晶单色器第二晶体的2维角度精密微调装置，其特征还在于2组4套柔性铰链组件(10)呈正交布置。
5.根据权利要求1所述的这种双晶单色器第二晶体的2维角度精密微调装置，其特征还在于第二晶体2个转动角度的微调是分别通过2个带编码器的直线步进电机(1)来驱动，保持平衡通过2组拉伸弹簧(21)。
6.根据权利要求1所述的这种双晶单色器第二晶体的2维角度精密微调装置，其特征还在于通过旋转定位板(3)上的调节螺钉(4)，除机架(5)外，微调装置作上下移动，通过定位销(14)和定位板(3)之间的相对滑动导向。
全文摘要
一种用于双晶单色器第二晶体的2维角度微调装置属于机械领域。本发明上支架板与定位板之间用螺钉连接后，再与机架用螺钉连接，定位，2个调整螺钉位于定位板的螺孔内，带编码器的直线步进电机的头部螺杆插入上支架板的安装孔后定位，将拉伸弹簧组件定位于两端部螺杆上，将另一带编码器的直线步进电机的头部螺杆插入中支架板的安装孔后固定，将另2套柔性铰链组件分别与中支架板、下支架板连接，将另一拉伸弹簧组件定位于两端部螺杆上，将调整板装入第二晶体，2个晶体压板与晶架连接，晶架与下支架板连接。本发明柔性铰链具有无机械摩擦、无需润滑、精度高等优点，非常适合在高真空状态下工作的精密仪器或装置，能够实现远程精密可控调节。
文档编号G02F1/01GK1403850SQ0213761
公开日2003年3月19日 申请日期2002年10月24日 优先权日2002年10月24日
发明者高雪官 申请人:上海交通大学