一种同步转台用丝线夹持定位及张紧装置

1.本发明属于同步辐射技术领域，具体涉及一种同步转台用丝线夹持定位及张紧装置。


背景技术：

2.在粒子加速器准直中，传统基于磁铁机械中心的预准直方法引入了机械中心与磁中心的偏差，用机械中心替代物理中心的方法不再满足未来光源精度要求，必须进行磁铁的磁中心预准直和引出。旋转线准直技术能够实现磁中心预准直和引出，通过旋转线来测量磁铁的磁中心位置，从而将粒子加速器的磁铁设备的磁中心准直到理论位置。
3.具体为将两个可以同步旋转用的转台固定在磁铁两侧的旋转机架上，通过转台同步旋转带动导线旋转来测量磁铁的磁中心。一根完整闭合导线起始端和末尾端都固定在左侧转台上(简称为开口侧)，导线中间部分固定在右侧转台上(简称为闭口侧)，看起来相当于两根导线穿过磁铁的机械中心，其中一根导线穿过两侧转台的旋转中心，称为自转线，另一根绕旋转轴公转，称为公转线。不同的磁铁的旋转半径不同，就要求旋转半径可调；丝线在固定在转台上不能与任何导电零件相接触；丝线搭上后需要将自转线再精调到转台旋转中心的位置，需要有调节机构；丝线在转台两侧分别要用合适的力对其进行绷紧，保证下垂量尽可能小，但丝线不能扯断。
4.目前国内没有进行旋转线预准直的研究和应用，美国apsu项目成功利用旋转线进行单元预准直，对一个有4个四极铁和1个六极铁的预准直单元，其进行了两轮测量和调整，总用时80分钟，磁中心测量精度10μm，磁铁位置偏差小于10μm，也说明旋转线准直技术在原理上、技术上具有可行性。apsu采用的是滑轮绕线法来固定丝线，沿转台的旋转轴方向伸出来一个圆柱筒，在圆柱筒端面上用螺钉固定安装非金属材质的平板，用通过滑轮轴线的螺钉将滑轮拧在平板上，丝线放置在滑轮槽内。滑轮槽的直径即旋转半径，此装置的缺点是不能保证滑轮槽内干净尖锐，容易引入误差来源导致旋转半径不准确；不能满足不同磁铁下多种旋转半径的需求；丝线搭上后需要再精调到转台旋转中心的位置，此装置没有调节机构；且丝线的张紧力也不可调。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种同步转台用丝线夹持定位及张紧装置。该装置可以实现在同步旋转的转台上丝线的稳定夹持和张紧。采用此装置后，通过更换陶瓷锥可以更改装置的旋转半径，且三个陶瓷锥拼接而成两个小v型槽，丝线搭在槽内定位准确，陶瓷锥面在工艺上容易加工，且加工精度高，提高了旋转半径的精确度；设计了夹板、弹簧和螺栓的同轴拉紧结构，并进行了弹簧的张紧力测试，选用1
×8×
30弹簧在4.5mm的变形时导线受力适中，实现了旋转线的稳定张紧；设计了小尺寸紧凑六螺杆机构调整丝线回旋轴与两转轴重合。
6.本发明的技术方案为：
7.一种同步转台用丝线夹持定位及张紧装置，其特征在于，包括两个对向放置的转台；其中，用于固定丝线起始端和末尾端的转台称为开口侧转台，用于固定丝线中间部分的转台称为闭口侧转台；
8.所述开口侧转台包括一转台固定底板，所述转台固定底板上设有平动板，所述平动板周围设有若干调整固定块，所述平动板上横向设有两个立柱，具有两个线槽的放线结构与两所述立柱连接固定，用于丝线绕过所述线槽，其中第一线槽与所述开口侧转台的旋转中心一致；所述调整固定块用于通过调整所述平动板的横向、纵向位置，实现对所述v型槽的位置调整；所述平动板上还设有一方形板，所述方形板一端与所述平动板垂直固定连接、另一端设有拉紧固定块；所述方形板中心设有一孔，第一同轴拉紧结构斜穿过该孔后一端与绕过所述第一线槽的丝线起始端连接，第一同轴拉紧结构另一端与所述拉紧固定块的一端连接；水平放置的第二同轴拉紧结构一端与绕过第二线槽的丝线末尾端连接，第二同轴拉紧结构的另一端与所述拉紧固定块的另一端连接；
9.所述闭口侧转台包括一转台固定底板，所述转台固定底板上设有平动板，所述平动板周围设有若干调整固定块，所述平动板上横向设有两个立柱，具有两个线槽的放线结构与两所述立柱连接固定，用于丝线绕过所述线槽，其中第一线槽与所述闭口侧转台的旋转中心一致；所述调整固定块用于通过调整所述平动板的横向、纵向位置，实现对所述v型槽的位置调整；所述平动板上还设有一方形板，所述方形板一端与所述平动板垂直固定连接、另一端设有拉紧固定块；水平放置的同轴拉紧结构一端与所述拉紧固定块连接，同轴拉紧结构另一端设有一立柱，用于绕过第一线槽的丝线绕所述立柱后进入第二线槽。
10.进一步的，所述放线结构包括一v型槽以及紧贴所述v型槽斜面放置的三个带锥角的陶瓷柱，三个所述陶瓷柱通过连接装置放置于所述v型槽开口内；所述v型槽的开口侧朝向所述平动板，三个所述陶瓷柱的锥顶两两对顶紧贴成两个线槽。
11.进一步的，所述线槽为角度90
°
的v型槽。
12.进一步的，位于中间的陶瓷柱两端均为锥形，位于两端的陶瓷柱一端为锥形；两端的陶瓷柱的锥顶分别与中间陶瓷柱的一个锥顶紧贴成两个线槽。
13.进一步的，所述连接装置包括卡环和绑带，三个所述陶瓷锥通过卡环和绑带固定于所述v型槽开口内。
14.进一步的，所述陶瓷柱的锥角加工精度
±
0.005
°
，锥角和带锥角的端面加工精度均为0.4。
15.进一步的，所述同轴拉紧结构包括夹板、弹簧和拉紧螺栓，其中夹板的中心对称轴线、弹簧轴线、拉紧螺栓轴线为三轴共线。板夹一端用于与丝线连接，弹簧一端挂钩沿丝线轴向与夹板另一端连接，弹簧另一端挂钩与拉紧螺母连接，拉紧螺母与所述拉紧固定块一端的拉紧螺栓连接。
16.进一步的，所述立柱的直径与丝线旋转半径一致。
17.进一步的，所述v型槽上设有多个用于放置跟踪仪靶球的球卧；所述转台固定底板上设有用于放置跟踪仪靶球的球卧。
18.本发明具有以下特点：
19.1、更换中间陶瓷锥即可改变装置的旋转半径方法的提出。
20.2、夹板、弹簧和螺栓的同轴拉紧结构的设计。
21.3、开口侧上下结构拉紧丝线方法的提出。
22.4、闭口侧带圆柱凸起夹板缠绕固定丝线方法的提出。
23.5、转台同步旋转时通过转台轴线的一根丝线自转，另一根绕旋转中心公转。
24.6、采用激光跟踪仪进行本装置的标定和组装调整。
25.本发明的优点如下：
26.1、本发明丝线的旋转半径可调，只需更换陶瓷锥即可，能有效提高效率，结构稳定。
27.2、本发明利用夹板、弹簧和螺栓的同轴拉紧结构，并进行了弹簧的张紧力测试，选用1
×8×
30弹簧在4.5mm的变形时导线受力适中，实现了旋转线的稳定张紧。
28.3、本发明可以利用小尺寸紧凑六螺杆机构精调丝线回旋轴与两转轴重合。
29.4、本发明可以使用激光跟踪仪配合进行装置的标定和陶瓷锥位置的精确调整。
附图说明
30.图1为本发明同步转台用丝线夹持定位及张紧装置。
31.图2为单锥陶瓷柱。
32.图3为双锥陶瓷柱。
33.图4为v型槽。
34.图5为陶瓷柱v型槽组装示意图。
35.图6为同轴拉紧结构。
36.图7为开口侧转台。
37.图8为闭口侧转台。
38.其中，1-转台固定底板，2-平动板，3-调整固定块，4-立柱，5-方形板，6-夹板，7-弹簧，8-拉紧螺母，9-拉紧固定块，10-陶瓷锥，11-v型槽，12-拉紧螺栓。
具体实施方式
39.下面结合附图对本发明进行进一步详细描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
40.如图1所示，本发明包括两个转台对向放置，丝线起始端和末尾端固定在同一侧转台上，简称为开口侧转台；丝线中间部分固定在另一侧转台上，简称为丝线闭口端转台。图2为一端陶瓷柱结构，一端为45
°
锥形，称为单锥陶瓷柱；图3为中间陶瓷柱结构图，两端均为锥形，称为双锥陶瓷柱。图5中三个陶瓷柱锥顶两两对顶紧贴成2个角度90
°
的v型槽，丝线绕过v型槽，其中一个v型槽与转台的旋转中心一致。双锥陶瓷柱的两个锥面沿轴向的长度等于旋转半径，通过更换陶瓷锥的长度尺寸可以调整此装置搭载丝线的旋转半径。三个陶瓷柱锥顶互相贴紧后其柱面再紧贴图4的115
°
v型槽斜面上，图4所示零件以后都简称v型槽，通过绑带和半卡环固定。v型槽11上有8个球卧，可以放置0.5英寸的跟踪仪靶球。转台固定底板1有2个球卧，同样可以放置跟踪仪靶球。实际组装时可以利用跟踪仪进行标定和精调。
41.图2和图3中陶瓷柱锥角加工精度
±
0.005
°
，锥角和带锥角的端面加工精度均为0.4。通过6个螺栓将v型槽紧固在横向两个立柱4上，立柱4上分别有一个黄铜螺栓顶在陶瓷锥10的两个端面，立柱4背面是平动板2；平动板2周围有小尺寸紧凑六螺杆机构，即图7中调
整固定块3，用来沿横向和纵向调节v型槽9，使丝线与转台的旋转中心一致。图7中包括两个夹板6其中穿过方形板5斜向下的第一夹板，用来夹紧通过转台旋转中心的丝线起始端；在方形板5上面沿纵向水平放置的第二夹板，用来夹紧丝线末尾端，首尾端两根丝线之间的距离为旋转半径。设计了如图6的夹板6、弹簧7和拉紧螺栓12的同轴拉紧结构，其中夹板6的中心对称轴线、弹簧7轴线、拉紧螺栓12轴线为三轴共线。夹板夹紧丝线，弹簧一端挂钩沿丝线轴向拉夹板，另一端挂钩与拉紧螺母8连接，拉紧螺栓12拧入拉紧螺母8上的螺纹孔实现二者连接，拉紧螺栓12沿丝线轴线方向左右移动距离，会带动拉紧螺母8、弹簧7、夹板6、丝线一同移动。此拉紧结构丝线不易被拉断，并进行了弹簧的张紧力测试，选用1
×8×
30弹簧在4.5mm的变形时导线受力适中，实现了旋转线的稳定张紧。
42.开口侧的丝线同轴拉紧结构分为上下两层，下层夹板拉紧自转线，夹板6上层夹板拉紧公转线，拉紧固定块9是上下一体结构，配有单侧导向槽，拉紧螺母是立方体结构，丝线拉紧后螺母侧面和导向槽竖直面平行，当转台旋转时导向槽竖直面会限制拉紧螺母沿转台轴线方向旋转的自由度，螺母想要旋转时会被导向槽竖直面阻挡，避免拉紧螺母发生旋转导致拉紧力不稳定，拉紧螺栓拧紧后丝线同时被夹紧固定，方形板5中间挖空出方形大孔，可以给自身减重，也供夹板斜向穿过方形大孔。闭口侧转台如图8所示，其与开口侧转台的不同之处是：夹板为一体式，中间有2mm高的圆柱凸起，丝线中间部分缠绕在圆柱上，圆柱的直径为丝线旋转半径，夹板位于中间陶瓷锥10的正下方，丝线就会顺着陶瓷锥角的纵向被拉紧，丝线不易被扯断；闭口侧转台的拉紧固定块只需在方形板正上面固定拉紧螺栓，开口侧转台的拉紧固定块在方形板的上面固定拉紧公转线的螺栓，在方形板的下面固定拉紧自转线的螺栓。两侧的陶瓷锥为镜像安装，转台为对向放置，丝线被夹持张紧，张紧力稳定。当对向放置的两个转台分别以相反的方向旋转时，丝线也随之旋转，相当于一根丝线在转台旋转中心自转，另一根丝线绕其公转，丝线之间的旋转半径依靠中间陶瓷锥沿轴向的长度控制，旋转半径可调。
43.本发明整套旋转机架放置在三坐标机的大理石平台上，导线自转线和公转线穿过磁铁。旋转机架主要包括磁铁底部的调整机构，磁铁两侧的三角支撑以及同步旋转台用丝线夹持及张紧机构。本发明装置固定于三角支撑上。
44.尽管为说明目的公开了本发明的具体实施例，其目的在于帮助理解本发明的内容并据以实施，本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于最佳实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。