一种用于x射线衍射仪的两轴精密运动平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于X射线及多轴精密运动平台领域，具体涉及一种用于X射线衍射仪的两轴精密运动平台。
【背景技术】
[0002]X射线衍射成像是细微结构成像的重要技术手段，当某物质进行衍射分析时，该物质被X射线照射产生不同程度的衍射现象，物质组成、分子内成键方式、分子的构型等决定该物质产生特有的衍射图谱。X射线衍射方法具有不损伤样品、无污染、快捷、测量精度高、能得到有关晶体完整性的大量信息等优点。
[0003]精密多轴运动平台是X射线衍射成像系统的重要组成部分，是工件实现多轴运动和多角度检测的重要工具。随着通信工程、精密工程等领域的快速发展，高精度、高分辨率、高可靠性的超精密运动平台的研究越来越受到重视，但是目前用于X射线衍射仪的多轴运动平台由多个单自由度运动平台简单组合而成，其中的单自由度运动平台采用步进电机或伺服电机作为驱动元件，采用滚珠丝杠作为传动机构，这会产生一系列的问题:①由于采用多个单自由度运动平台叠加而成，导致平台整体的集成度下降，体积较大;②步进电机或伺服电机加滚珠丝杠的驱动方式运动精度较低，难以满足运动平台纳米级分辨率的要求;③在关键的运动部件接触部位缺乏预紧机构，长期使用会导致间隙增大，精度保持性较低。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种用于X射线衍射仪的两轴精密运动平台，以解决目前用于X射线衍射仪运动平台存在的体积太大、运动精度低、集成度低、精度保持性低等问题。
[0005]本发明采取的技术方案是:箱体和主支架安装在底板上，Z向压电直线电机一和Z向压电直线电机二分别安装在主支架两侧，Z向导轨一和Z向导轨二并排平行安装在主支架的内部，Z向滑块安装在Z向导轨一和Z向导轨二上，试件工作台通过其底部中间的大凸台和轴三铰接安装在Z向滑块上，轴承一通过轴一安装在试件工作台底部一侧的凸台一上，轴承二通过轴二安装在试件工作台底部一侧的凸台二上，Z向压电直线电机一的运动杆一的上端抵在轴承一上，与轴承一外圈形成点接触，Z向压电直线电机二的运动杆二的上端抵在轴承二上，与轴承二外圈形成点接触，霍尔传感器一通过楔形块一安装在试件工作台前端的凸台三上，霍尔传感器二通过楔形块二安装在试件工作台前端的凸台四上，圆柱形磁钢一和圆柱形磁钢二分别安装在主支架前端凸台一和主支架前端凸台二上，霍尔传感器一在圆柱形磁钢一和圆柱形磁钢二之间做往复运动；圆柱形磁钢三和圆柱形磁钢四分别安装在主支架前端凸台三和主支架前端凸台四上，霍尔传感器二在圆柱形磁钢三和圆柱形磁钢四间做往复运动;预紧螺钉一、预紧螺钉二、预紧螺钉三、预紧螺钉四分别安装在试件工作台四周的凸台三、凸台四、凸台五、凸台六上，将试件工作台稳定地预紧在箱体上；中央连杆穿过主支架中间的横梁的孔安装在Z向滑块的凸台下端，弹簧一套接在中央连杆上，两个紧靠的圆螺母一安装在中央连杆的底端，连杆一穿过Z向滑块凸台上的孔一通过轴四铰接安装在试件工作台中间大凸台上，连杆二穿过Z向滑块凸台上的孔二通过轴五铰接安装在试件工作台中间凸台上，孔一的直径比连杆一的直径大，孔二的直径比连杆二的直径大，弹簧二套接在连杆一上，两个紧靠的圆螺母二安装在连杆一的底端，弹簧三套接在连杆二上，两个紧靠的圆螺母三安装在连杆二的底端。
[0006]本发明所述箱体上有散热开槽。
[0007]本发明所述主支架两侧有用于Z向压电直线电机一和Z向压电直线电机二定位的凸台一、凸台二。
[0008]本发明可实现Z向运动及绕X轴的转动，用于对材料不同位置进行精确的衍射分析，其中，Z向运动及绕X轴的转动是由一个驱动系统来实现的，提高了平台的集成度，缩小了体积，并采用压电直线电机和精密导轨分别作为驱动元件和导向元件，使得运动分辨率达到了纳米级。此外，采用弹性预紧机构提供可变预紧力来消除关键部位的间隙，提高了平台整体的精度保持性。
[0009]本发明的驱动元件采用Z向平行布置的两个精密压电直线电机，位移检测元件采用霍尔传感器，导向元件采用Z向布置的两个精密导轨，并使用弹簧和连杆对运动结合部进行预紧，以保证运动精度，提高精度保持性。
[0010]本发明的优点及有益效果:采用精密压电直线电机作为驱动部件，具有运动行程大、响应迅速、定位精度高等优点。两个压电直线电机采用内置式，结构紧凑，导向机构、预紧机构以及线路都在主支架的内部，提高了整体性和集成度。采用弹簧对压电直线电机的电机杆与试件工作台的接触部位和试件工作台与Z向滑块的铰接部位进行预紧，可以消除接触部位的间隙，调节试件工作台的水平位置，从而提高了运动平台的稳定性与运动精度。在每个自由度安装了预紧螺钉用于手动自锁试件工作台，可以减轻外力对导轨和压电直线电机的破坏，还可以防止在断电的情况下受到外力的干扰而产生移位。使用霍尔传感器提供限位信号和初始位置信号，防止运动部件超出运动范围。本发明适用于:x射线衍射分析中的试件的运动及多角度照射分析。
【附图说明】
[0011 ]图1是本发明的结构示意图；
[0012]图2是本发明去掉箱体后的内部结构示意图；
[0013]图3是本发明去掉箱体后的内部结构示意图；
[0014]图4是本发明内部的结构示意图；
[00?5]图5是本发明内部的结构示意图；
[0016]图6是本发明内部的正视图；
[0017]图7是图6的后视图；
[0018]图8是图6的左视图；
[0019]图9是图6的右视图；
[0020]图10是本发明Z向滑块与支架的配合示意图；
[0021 ]图11是本发明箱体的结构示意图；
[0022]图12是本发明支架的结构示意图；
[0023]图13是本发明Z向滑块的结构示意图；
[0024]图14是本发明试件工作台的结构示意图；
[0025]图15是本发明试件工作台的结构示意图；
[0026]图16是本发明试件工作台与Z向滑块配合示意图；
[0027]图17是本发明底板的结构不意图；
[0028]图18是本发明压电直线电机一的结构示意图；
[0029]图19是本发明压电直线电机二的结构示意图；
[0030]图20是本发明导轨的结构示意图；
[0031]其中:底板1、箱体2、试件工作台3、导轨一4、Z向压电直线电机一5、主支架6、预紧螺钉四7、轴承一 8、轴一 9、预紧螺钉一 10、轴三11、轴四12、连杆一 13、预紧螺钉二 14、Z向压电直线电机二 15、Z向滑块16、导轨二 17、圆螺母一 18、楔块一 19、轴二 20、轴承二 21、预紧螺钉三22、楔块二 23、中央连杆24、弹簧一 25、圆螺母三26、弹簧三27、轴五28、连杆二 29、弹簧二 30、圆螺母二 31、霍尔传感器一 32、霍尔传感器二 33、圆柱形磁钢一 34、圆柱形磁钢二 35、圆柱形磁钢三36、圆柱形磁钢四37。
【具体实施方式】
[0032]箱体2和主支架6安装在底板I上，箱体2上有用于系统散热开槽201，主支架6用于支撑驱动系统，Z向压电直线电机一 5和Z向压电直线电机二 15分别安装在主支架6两侧，所述主支架6两侧有用于Z向压电直线电机一5和Z向压电直线电机二 15定位的凸台一606、凸台二60