专利名称：谐波测角仪的制作方法
技术领域：
本实用新型讨论的是有关X射线衍射仪的核心部件—谐波测角仪，属精密角度测量装置类。
背景技术：
X射线衍射仪是将X射线作用于样品使之发生衍射，并用探测器来收集晶体的衍射角和衍射强度数据进行晶体结构分析的大型仪器。测角仪是其核心部件。
目前国内外生产X射线衍射仪的厂家不少，但其测角仪中θ盘、2θ盘的传动减速装置都采用涡轮涡杆减速，这种减速传动方法具有稳定可靠的优点，但由于测角仪要求的减速比比较大，这样就使得减速传动结构复杂而庞大，加之受步进电机精度的限制，这种测角仪的精度最好只能达到千分之一度。据资料介绍，德国西门子公司生产的SiemensD500型X射线衍射仪的测角仪精度为0.001度；日本理学电机公司生产的D/Max-3C型X射线衍射仪，它的测角仪精度好于0.002度；国内北京大学生产的MSAL自动X射线衍射仪的测角仪的精度为0.001度。
发明内容
本实用新型要解决的技术方案是采用谐波传动的大减速比的技术，克服现有技术中X射线衍射仪之测角仪采用涡轮涡杆进行减速传动带来的结构庞大和精度受限制的不足。
本实用新型谐波测角仪是对粉末X射线衍射仪之测角仪中减速传动装置的改进。谐波测角仪由入射光路固定盘(固定盘)，两步进电机及谐波减速装置，θ轴、2θ轴及θ盘(样品转盘)、2θ盘(探测器转盘)组成。每组谐波减速装置由波发生器、柔轮及刚轮组成，波发生器置于柔轮内侧，并用柔性轴承滚动连接，刚轮置于柔轮外侧，和柔轮啮合，刚轮的齿数比柔轮多，工作时，波发生器转动，刚轮固定，柔轮输出；也可以波发生器转动，刚轮输出，柔轮固定。本实用新型谐波测角仪的两步进电机与两组谐波减速装置的波发生器固定，第一组谐波减速装置的输出刚轮即为2θ轴，第二组谐波减速装置的输出刚轮与θ轴固定；θ盘、2θ盘分别与θ轴、2θ轴固定。
本实用新型谐波测角仪的谐波减速装置由同一轴心的上下两组二级谐波减速装置组成。将上面一组称为第一组，下面的为第二组。每组谐波减速装置均共用一个波发生器及柔轮，柔轮上下两端分别为次级柔轮和初级柔轮，且两级柔轮的齿数不同，次级柔轮齿数少。工作时，初级谐波减速机构中，波发生器转动，刚轮固定，柔轮输出；次级谐波减速机构中，波发生器转动，柔轮输入，刚轮输出。
本实用新型谐波测角仪的探测器转盘是一个内径和波发生器内径一样的大圆盘，它放在输出刚轮(2θ轴)上方，与波发生器同轴心，固定在2θ轴上；固定盘是一个内径和波发生器内径一样的圆盘，它置于探测器转盘之上，不和探测器转盘接触；一个比波发生器内径小的带小圆面的固定盘轴，穿过探测器转盘、固定盘和第一组波发生器后，该轴与波发生器同轴心，固定在壳体上，固定盘固定在小圆面之下；一个外径比固定盘轴内径小的带大圆面的空心轴叫θ轴，该轴穿过固定盘、2θ盘、第一组谐波减速装置并与第二组谐波减速装置的波发生器同轴心，固定在第二组谐波减速装置输出刚轮上，θ盘是一个内径等同于θ轴外径的圆盘，θ盘和θ轴固定。θ轴的大圆面与固定盘面不接触；样品转盘与固定盘及探测器转盘与固定盘之间有较小间隙，并以轴承支撑。θ轴、固定盘轴及2θ轴具有较高的同轴度和同垂直度。
本实用新型谐波测角仪，采用谐波减速传动装置，每组柔轮齿数比刚轮的少，所以当波发生器转动一周时，柔轮与刚轮向相反方向转过较少的角度，从而实现了比涡轮涡杆传动大得多的减速比，故测量角度的精确度可好于千分之一。谐波测角仪与其它装置配合，能精确测定新物质、新材料(特别是超导和高分子材料)的特征面网间距的变化，对揭示成分改变引起结构变化的规律的研究起到积极作用。
图1是本实用新型谐波测角仪结构图1、样品转盘(θ盘)；2、固定盘(入射光路固定盘)；3、探测器转盘(2θ盘)；4、上壳体；5、下壳体；6、θ轴；7、θ轴固定法兰；8、固定盘轴；9、固定盘轴法兰；10、底座；11、轴套；12、上挡环；13、柔性轴承；14、第一组波发生器；15、隔环；16、第一组固定刚轮；17、第一组输出刚轮(2θ轴)；18、消隙齿轮；19、大齿轮；20、步进电机；21、下挡环；22、第二组波发生器；23、第二组固定刚轮；24、第二组输出刚轮；25、小齿轮；26、柔轮。
具体实施方式
本实用新型采用二级谐波减速传动装置，根据减速比要求设计好谐波传动中的波发生器、柔轮及刚轮的大、小和配合齿数，两组谐波减速装置上下同轴心放置，每组波减速机构均共用一个波发生器及柔轮，刚轮比柔轮齿数多，初级柔轮齿数和次级柔轮齿数不同，初级谐波减速机构中波发生器转动，刚轮固定，柔轮输出，次级谐波减速机构中波发生器转动，柔轮转动，刚轮输出。
第一组波发生器是一个两头是小圆环，中间是大圆环的空心圆柱体(图2中14)，做一个直径与波发生器外径相同，高度为波发生器中间圆环减去二个柔性轴承直径的圆环作隔环(图2中15)，将隔环套在波发生器的大圆环外，再将两个柔性轴承放置在波发生器大圆环两端(即隔环的上下)，然后将波发生器置于与之配合的柔轮内(图2中26)，柔轮一面与柔性轴承滚动接触，两个与柔轮配套的刚轮，套在柔轮外并与之啮合，柔轮上、下齿数不同，齿多的在下方，置于柔轮下方的称作固定刚轮(图2中16)，置于柔轮上方的称作输出刚轮(图2中17即2θ轴)。做一个外径比柔轮直径小一点，内径和波发生器的小圆环外径一样的圆环称作上挡环(图2中12)，将上挡环套在波发生器的小圆上并与之固定(盖住柔性轴承)，然后将组装好的第一组谐波减速传动装置放在圆形上壳体中(图2中4)，将固定刚轮固定在上壳体上，将波发生器的另一端小圆部份穿出上壳体的下方，与消隙齿轮轴(图2中18)固定，将消隙齿轮置于下壳体上方(图2中5)，消隙齿轮按1∶1与大齿轮水平啮合(图2中19)，将步进电机(图2中20)固定在上壳体上，其输出轴向下与大齿轮轴固定。
做一个内径和第一组波发生器内径相同的，圆面为之字形的空心大圆盘称作探测器转盘(图2中3)，把它置于输出刚轮(2θ轴)的上方，与波发生器同轴心，固定在输出刚轮(2θ轴)上。
做一个内径与探测器转盘内径相同，圆面为阶梯形的空心圆盘称作固定盘即入射光路固定盘(图2中2)，把它放在探测器转盘的上方，与波发生器同轴心，盘面与探测器转盘之字形盘面不接触。做一个外径比波发生器内径小的带小圆面的空心轴称作固定盘轴(图2中8)，将该轴穿过固定盘、探测器转盘、波发生器，与固定盘轴法兰固定(图2中9)。固定盘轴法兰是一个内径与θ轴外径相配合的圆环，圆环的一面有一个凸台，凸台的内径与固定盘轴外径相同，外径与消隙齿轮内径相配合的圆盘，将凸台朝上穿过下壳体，套在固定盘轴与消隙齿轮轴之间，与波发生器同轴心，然后用螺钉固定在下壳体上部。固定盘固定在固定盘轴的小圆盘下。探测器转盘面与固定盘盘面有较小间隙，以轴承支撑。
第二组波发生器为一空心圆柱体(图2中22)，轴套是三节直径不同的轴之连接件(图2中11)，波发生器固定在轴套中部，第二组谐波减速传动装置的实施如第一组，先作隔环(图2中下方15)，将隔环套在波发生器外侧，然后将两个柔性轴承放置在波发生器上、下两端，然后将它们放入与波发生器配套的柔轮内(图2中下方26)，并与柔性轴承滚动接触，柔轮的上、下齿数不同，齿数多的在下方。两个与柔轮配合的刚轮套在柔轮外侧，并与之啮合，置于柔轮上方的刚轮称作输出刚轮(图2中24)，置于柔轮下方的刚轮称作固定刚轮(图2中23)。将固定刚轮固定在下壳体上。做一个外径为波发生器外径及两个滚动轴承外径之和，内径为轴套小圆直径相当的圆环称作下挡环(图2中21)，将下挡环套在轴套的小圆上，盖在波发生器及柔性轴承上方，并与轴套上部固定。做一个外径比固定盘轴内径小并带有大圆面的空心轴称作θ轴(图2中6)，做一个一面直径与输出刚轮外径相当，另一面中心有一个圆环，圆环内径与θ轴外径相当的圆称作θ轴固定法兰(图2中7)，θ轴固定法兰置于固定盘轴法兰下方。将θ轴穿过固定盘轴、固定盘轴法兰，与第一组波发生器同轴心，插入θ轴固定法兰的小圆环内并与之固定，将第二组的输出刚轮与第一组波发生器同轴心，固定在θ轴固定法兰的另一面。将上述部件置于下壳体之内。做一个内径与θ轴外径相同的圆盘叫作θ盘，将它套θ轴上，固定在θ轴的盘面上。将一个消隙齿轮轴套在轴套的下端并与轴套固定，。将轴套固定在底座上，保证θ轴与固定盘轴、2θ轴为同一轴心；将小齿轮(图2中25)按1∶1与消隙齿轮水平啮合，另一个步进电机固定在底座上，其输出轴朝下并与小齿轮轴固定。样品转盘盘面与固定盘盘面有较小间隙，以轴承支撑。上壳体与下壳体固定，下壳体与底座固定。
权利要求1.谐波测角仪，它由入射光路固定盘(固定盘)，两步进电机及相应的谐波减速装置，θ轴、2θ轴及θ盘(样品转盘)、2θ盘(探测器转盘)等组成，其特征是谐波减速装置由同一轴心的上下两组二级谐波装置组成，每组谐波减速装置均共用一个波发生器及柔轮，柔轮上下两端分别为次级柔轮和初级柔轮，且两级柔轮的齿数不同，次级柔轮齿数少；工作时，初级谐波减速机构中，波发生器转动，刚轮固定，柔轮输出；次级谐波减速机构中，波发生器转动，柔轮输入，刚轮输出。
2.根据权利要求1所述的谐波测角仪，其特征是两步进电机分别与两组谐波减速装置的波发生器固定，第一组谐波减速装置的输出刚轮即为2θ轴，第二组谐波减速装置的输出刚轮与θ轴固定；θ盘、2θ盘分别与θ轴、2θ轴固定。
3.根据权利要求1所述的谐波测角仪，其特征是探测器转盘是一个内径和波发生器内径一样的大圆盘，它放在输出刚轮(2θ轴)上方，与波发生器同轴心，固定在2θ轴上；固定盘是一个内径和波发生器内径一样的圆盘，它置于探测器转盘之上，不和探测器转盘接触；一个比波发生器内径小的带小圆面的固定盘轴，穿过探测器转盘、固定盘和第一组波发生器后，该轴与波发生器同轴心，固定在壳体上；固定盘固定在小圆面之下；一个外径比固定盘轴内径小的带大圆面的空心轴叫θ轴，该轴穿过固定盘、2θ盘、第一组谐波减速装置并与第二组谐波减速装置的波发生器同轴心，固定在第二组谐波减速装置输出刚轮上；θ盘是一个内径等同于θ轴外径的圆盘，θ盘和θ轴固定。θ轴的大圆面与固定盘面不接触。
专利摘要本实用新型谐波测角仪是对粉末X射线衍射仪之测角仪中样品转盘和探测器转盘相对应的减速传动装置的改进，属精密角度测量装置类。谐波测角仪的谐波减速装置由同一轴心的上下两组二级谐波减速装置组成，两步进电机分别与两组谐波减速装置的波发生器固定，第一组谐波减速装置的输出刚轮即为2θ轴，第二组谐波减速装置的输出刚轮与θ轴固定；θ盘、2θ盘分别与θ轴、2θ轴固定。谐波测角仪和其它装置配合，能精确测定新物质、新材料(特别是超导和高分子材料)的特征面网间距的变化，对揭示成分改变引起结构变化之规律的研究起到积极作用。本实用新型谐波测角仪的测量精度为万分之五。
文档编号G01N23/20GK2606333SQ0321966
公开日2004年3月10日 申请日期2003年1月29日 优先权日2003年1月29日
发明者修连存, 黄俊杰, 俞正奎, 王弥建, 修铁军 申请人:江苏静安科技公司