一种中空轴测角仪装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种中空轴测角仪装置，测角仪轴系采用中空结构，内盘合件与外盘合件分别固定在壳体上，内盘合件、外盘合件与壳体形成测角仪轴系中空结构，中空结构内部预留电气线缆的走线空间；左侧蜗杆以及右侧蜗杆分别与内盘合件上的内蜗轮、外盘合件上的外蜗轮啮合，内盘合件上安装载晶台转动装置，外盘合件上安装X射线CCD探测器和驱动探测器的电机，壳体上安装X射线发生装置；外盘合件的外旋转盘同心转动套装在内盘合件的内旋转盘外。本发明内固定盘与内旋转盘可以自由、高精度、稳定无间隙转动，轴系整体有更大的承载能力，控制连接线在测角仪内部布局走线，外观无多余的走线，结构简单、故障率低、数据配线布局隐蔽、达到整体美观的效果。
【专利说明】一种中空轴测角仪装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种物质微观结构分析仪器，具体的说是一种应用于X射线单晶衍射 仪中的中空轴测角仪装置。
【背景技术】
[0002] X射线单晶衍射仪是测试、分析和研究物质微观结构的必备仪器。X射线单晶衍射 仪主要由X射线发生装置、测角仪、系统数据控制单元所组成。由于测角仪是单晶衍射仪的 核心部件，整体运行时重复定位精度和绝对定位精度要求很高，通常采用内套和外套固定 轴承，支撑主轴的方式如图1所示，通过蜗轮C、蜗杆D机构带动主轴和支臂运动。为实现高 精度运转，采用高精度的轴承、精密加工的内套A和外套B以及多种轴系零件；这种结构的 测角仪零部件多，加工工序多，工艺复杂，组装调试以及检测过程繁琐，易失误的环节太多， 容易产生多余的成本支出。测角仪上多种数据配线布局复杂，易产生缠绕且影响仪器整体 美观。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术中X射线单晶衍射仪的测角仪存在加工工序多、配线布局复杂、易 产生缠绕等不足，本发明要解决的技术问题是提出一种结构相对简单、故障率低、数据配线 布局隐蔽、美观的中空轴结构的测角仪装置。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0005] 本发明一种中空轴测角仪装置，测角仪轴系采用中空结构，包括壳体、内盘合件、 外盘合件、左侧蜗杆以及右侧蜗杆，其中内盘合件与外盘合件分别固定在壳体上，内盘合 件、外盘合件与壳体形成测角仪轴系中空结构，中空结构内部预留电气线缆的走线空间；左 侦帽杆以及右侧蜗杆分别与内盘合件上的内蜗轮、外盘合件上的外蜗轮啮合，内盘合件上 安装载晶台转动装置，外盘合件上安装X射线CCD探测器和驱动探测器的电机，壳体上安装 X射线发生装置；外盘合件的外旋转盘同心转动套装在内盘合件的内旋转盘外。
[0006] 所述内盘合件包括内蜗轮、内旋转盘、内开式拖链轴承、内固定盘、内压盘、内轨道 以及遮挡片，其中内固定盘安装在测角仪的壳体上，内固定盘外槽与内旋转盘内槽将内开 式拖链轴承和内轨道固定在其形成的空间槽里，通过内压盘将内固定盘外槽与内旋转盘压 紧、连接，内蜗轮安装在内旋转盘上，左侧蜗杆由电机驱动通过内蜗轮带动内旋转盘转动。
[0007] 内开式拖链轴承设有四个钢圈，代替内环及外环，通过轴承保持架保持轴承安装 位置，轴承在轴承保持架内自由转动，带有轴承的轴承保持架通过四个钢圈固定在内、外环 的开口槽内。
[0008] 所述内旋转盘上还固定有第一遮挡片，第一遮挡片上有开口，通过光耦输出信号。
[0009] 所述内固定盘上有凹槽，其内设有可防止灰尘进入内开式拖链轴承槽内的防尘毛 毡。
[0010] 所述外盘合件包括外开式拖链轴承、外轨道、外固定盘以及外旋转盘，其中外固定 盘安装在壳体上，外固定盘的内槽与外旋转盘的外槽将外开式拖链轴承和外轨道固定在其 形成的空间槽里，通过外压盘将外固定盘外槽与外旋转盘压紧、连接，外蜗轮安装在外旋转 盘上，右侧蜗杆由电机驱动通过外蜗轮带动外旋转盘转动。
[0011] 所述外旋转盘上还固定有第二遮挡片，第二遮挡片上有开口，通过光耦输出信号。
[0012] 从载晶台到壳体，在内部形成用于走线的空间。
[0013] 所述壳体总体为一长方形框架，框架上端面设有圆柱形凹槽，框架的下端面向上 端面方向凸起一上面开口的圆锥台，圆柱形凹槽与圆锥台之间的空间安装内盘合件及外盘 合件；壳体侧面两端分别安装由右侧蜗杆、左侧蜗杆组成的两个蜗杆调整机构；X射线发生 装置固定在壳体的右侧蜗杆侧。
[0014] 所述蜗杆调整机构具有轴承、蜗杆保护套、弹簧压片、支撑轴以及支撑块带V型 槽，蜗杆通过轴承固定在蜗杆保护套上，蜗杆保护套与电机支座连接，电机支座上安装有同 轴的支撑轴，支撑轴圆柱面与支撑块的V型槽槽面贴合，通过弹簧压片压紧，蜗杆以支撑轴 为摆动中心进行摆动；在蜗杆保护套前段，弹簧柱塞通过固定块顶在蜗杆保护套上，通过调 整弹簧柱塞，蜗杆绕V型槽摆动，改变与蜗轮的啮合间隙。
[0015] 本发明具有以下有益效果及优点：
[0016] 1.本发明由于内盘合件与外盘合件固定在测角仪壳体上，因此精度可以通过提高 壳体的加工精度来保证内盘合件与外盘合件的轴向装配尺寸精度。
[0017] 2.本发明内盘合件由内开式拖链轴承通过内轨道将内固定盘与内旋转盘连接组 成，因轴承滚珠自身的高精度，通过调整内压盘压紧力，保证了内固定盘与内旋转盘可以自 由、高精度、稳定无间隙转动，轴承圈直径变大，使轴系整体有更大的承载能力；外盘合件由 外开式拖链轴承通过外轨道将外固定盘与外旋转盘连接组成，因轴承滚珠自身的高精度， 通过调整外压盘压紧力，保证了外固定盘与外旋转盘可以自由、高精度、稳定无间隙滑动， 轴承圈直径变大，使轴系整体有更大的承载能力。
[0018] 3.本发明因无实心主轴，形成的中空结构可以让控制连接线在测角仪内部布局 走线，外观无多余的走线，结构相对简单、故障率低、数据配线布局隐蔽、达到整体美观的效 果。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为现有技术中测角仪轴系的结构示意图；
[0020] 图2为本发明中空轴测角仪的中空结构示意图；
[0021] 图3为本发明中空轴测角仪的内盘合件结构示意图；
[0022] 图4为本发明中空轴测角仪的外盘合件结构示意图；
[0023] 图5为本发明中空轴结构布局走线示意图；
[0024] 图6为本发明中蜗杆调整机构示意图；
[0025] 图7为本发明中壳体结构示意图。
[0026] 图中，1为壳体，2为内盘合件，21为内蜗轮，22为内旋转盘，23为内开式拖链轴承， 24为防尘毛毡，25为内固定盘，26为内压盘，27为内轨道，28为遮挡片，3为外盘合件，31为 外蜗轮，32为外旋转盘，33为外开式拖链轴承，34为遮挡片，35为外固定盘，36为外压盘，37 为外轨道，4为右侧蜗杆,41为轴承、42为固定块、43为弹簧柱塞、44为蜗杆保护套、45为弹 簧压片，46为支撑轴,47为电机支座,48为支撑块、5为左侧蜗杆，A为外套，B为内套，C为 蜗轮，D为蜗杆。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
[0028] 如图2所示，本发明中空轴测角仪装置，其测角仪轴系采用中空结构，包括壳体1、 内盘合件2、外盘合件3、左侧蜗杆5以及右侧蜗杆4,其中内盘合件2与外盘合件3分别固 定在壳体1上，内盘合件2、外盘合件3与壳体1形成测角仪轴系中空结构，中空结构内部预 留电气线缆的走线空间；左侧蜗杆5以及右侧蜗杆4分别与内盘合件2上的内蜗轮21、夕卜 盘合件3上的外蜗轮31啮合，内盘合件2上安装载晶台转动装置，外盘合件3上安装X射 线CCD探测器和驱动探测器的电机，壳体1上安装X射线发生装置；外盘合件3的外旋转盘 32同心转动套装在内盘合件2的内旋转盘22外。
[0029] 中空轴测角仪装置通过右侧蜗杆4、左侧蜗杆5分别带动内盘合件2与外盘合件 3上的内蜗轮21、外蜗轮31旋转，将带有谐波减速机构的载晶台转动装置安装在内盘合件 上，驱动载晶台的旋转；固定有X射线CCD探测器和驱动探测器的电机的支臂安装在外盘合 件2上，实现X射线(XD探测器的角度转动；将X射线发生装置固定在测角仪壳体1上，保 证固定牢固，受运动部件震动影响小。
[0030] 内盘合件2与外盘合件3分别固定在测角仪壳体1上，装配时通过高精度防震动 平台、扭簧千分表检测并保证装配后内盘合件2与外盘合件3的同心度，圆跳动等关键的形 状和位置公差，在通过内盘合件2与外盘合件3结构的设计形成内部中空结构。
[0031] 如图5所示，内部的中空结构，没有实心主轴，中部形成中空，从载晶台到壳体1， 在内部形成了可以走线的空间。
[0032] 内盘合件包括内蜗轮21、内旋转盘22、内开式拖链轴承23、内固定盘25、内压盘 26、内轨道27以及遮挡片28,其中内固定盘25安装在测角仪的壳体1上，内固定盘25外槽 与内旋转盘22内槽将内开式拖链轴承23和内轨道27固定在其形成的空间槽里，通过内压 盘26将内固定盘25外槽与内旋转盘22压紧、连接，内蜗轮21安装在内旋转盘22上，左侧 蜗杆5由电机驱动通过内蜗轮21带动内旋转盘22转动。
[0033] 如图3所示，内旋转盘22与带有谐波减速机构的载晶台通过螺栓连接并带有微调 结构，通过调整微调螺杆达到旋转要求的精度。内固定盘25上有凹槽，将条状圆圈形防尘 毛毡24安装在槽内，防止灰尘通过缝隙进入到内开式拖链轴承23槽内，保证轴承运转不受 灰尘的影响。内旋转盘22上还固定有第一遮挡片28,第一遮挡片28上有开口，通过光耦 (光电开关）输出信号，通过系统软件收集并反馈信息。
[0034] 所述外盘合件3包括外开式拖链轴承33、外轨道37、外固定盘35以及外旋转盘 32,其中外固定盘35安装在壳体1上，外固定盘35的内槽与外旋转盘32的外槽将外开式 拖链轴承33和外轨道37固定在其形成的空间槽里，通过外压盘36将外固定盘35外槽与 外旋转盘32压紧、连接，外蜗轮31安装在外旋转盘32上，右侧蜗杆4由电机（与左侧蜗杆 5的驱动电机型规格相同。）驱动通过外蜗轮31带动外旋转盘32转动。
[0035] 如图4所示，外盘合件3的外固定盘35安装在测角仪的壳体1上，外固定盘35内 槽与外旋转盘32外槽将外开式拖链轴承33和外轨道37固定在其形成的空间槽里，通过外 压盘36将其压紧形成连接，同样由电机驱动的右侧蜗杆4带动安装在外旋转盘32上的外 蜗轮31，实现外旋转盘32的转动。外旋转盘32与安装有X射线CCD探测器和带电机的平 移直线滑轨的支臂固定在一起，实现探测器的旋转运动并且可以与内旋转盘22达到同心 的要求，保证了探测器的旋转是以内旋转盘22的中心为中心。外固定盘35和外旋转盘32 间的间隙通过设计可以使得缝隙很小并不相互产生摩擦，并且形成90°拐角，可以很好的 保证灰尘不进入外盘合件3的外开式拖链轴承33槽内。外旋转盘32上同样固定有第二遮 挡片34,通过光电开关可以输出信号，通过系统软件收集并反馈信息。如图5所示，中空结 构布局走线的方向，由于内盘合件2、外盘合件3与壳体1形成的中空结构，并且预留足够的 空间，可以很好的保证电机的线、传感器的线在其内部布局，并不影响各部件旋转，达到外 表美观。
[0036] 如图7所示，所述壳体1总体为一长方形框架，框架上端面设有圆柱形凹槽，框架 的下端面向上端面方向凸起一上面开口的圆锥台，圆柱形凹槽与圆锥台之间的空间安装内 盘合件2及外盘合件3 ;壳体1侧面两端分别安装分别由右侧蜗杆4、左侧蜗杆5组成的两 个蜗杆调整机构。X射线发生装置固定在壳体1的右侧即右侧蜗杆4侦k
[0037] 本发明装置中，壳体1采用铸造加工，材料选择抗拉、抗压、低温性能、强度好的铸 铝，保证了壳体1上运动部件和固定件的稳定要求。而且壳体结构优化，减少了铸造材料重 量，还能很好的达到需要强度。
[0038] 如图6所示，以安装于壳体1右侧的蜗杆调整机构为例。所述蜗杆调整机构具有轴 承41、蜗杆保护套44、弹簧压片45、支撑轴46以及带V型槽的支撑块48,右侧蜗杆4或左 侧蜗杆5通过轴承41 (本实施例采用深沟球轴承）固定在蜗杆保护套44上，蜗杆保护套44 与电机支座47连接，电机支座47上安装有同轴的支撑轴46,支撑轴46圆柱面与支撑块48 的V型槽槽面贴合，通过弹簧压片45压紧，蜗杆以支撑轴46为摆动中心进行摆动；在蜗杆 保护套44前段，弹簧柱塞43通过固定块42顶在蜗杆保护套44上，通过调整弹簧柱塞43， 蜗杆绕V型槽摆动，改变与蜗轮的啮合间隙。因弹簧柱塞内有弹簧，固定后可自动调整运转 的蜗杆与蜗轮啮合间隙。
【权利要求】
1. 一种中空轴测角仪装置，其特征在于：测角仪轴系采用中空结构，包括壳体（1)、内 盘合件（2)、外盘合件（3)、左侧蜗杆（5)以及右侧蜗杆（4)，其中内盘合件（2)与外盘合件 (3)分别固定在壳体（1)上，内盘合件（2)、外盘合件（3)与壳体（1)形成测角仪轴系中空 结构，中空结构内部预留电气线缆的走线空间；左侧蜗杆（5)以及右侧蜗杆（4)分别与内盘 合件⑵上的内蜗轮（21)、外盘合件（3)上的外蜗轮（31)啮合，内盘合件⑵上安装载晶 台转动装置，外盘合件（3)上安装X射线CCD探测器和驱动探测器的电机，壳体（1)上安装 X射线发生装置；外盘合件（3)的外旋转盘（32)同心转动套装在内盘合件（2)的内旋转盘 (22)夕卜。
2. 按权利要求1所述的中空轴测角仪装置，其特征在于：所述内盘合件包括内蜗轮 (21)、内旋转盘（22)、内开式拖链轴承（23)、内固定盘（25)、内压盘（26)、内轨道（27)以及 遮挡片（28)，其中内固定盘（25)安装在测角仪的壳体（1)上，内固定盘（25)外槽与内旋转 盘（22)内槽将内开式拖链轴承（23)和内轨道（27)固定在其形成的空间槽里，通过内压盘 (26)将内固定盘（25)外槽与内旋转盘（22)压紧、连接，内蜗轮（21)安装在内旋转盘（22) 上，左侧蜗杆（5)由电机驱动通过内蜗轮（21)带动内旋转盘（22)转动。
3. 按权利要求2所述的中空轴测角仪装置，其特征在于：内开式拖链轴承（23)设有四 个钢圈，代替内环及外环，通过轴承保持架保持轴承安装位置，轴承在轴承保持架内自由转 动，带有轴承的轴承保持架通过四个钢圈固定在内、外环的开口槽内。
4. 按权利要求2所述的中空轴测角仪装置，其特征在于：所述内旋转盘（22)上还固定 有第一遮挡片（28)，第一遮挡片（28)上有开口，通过光耦输出信号。
5. 按权利要求2所述的中空轴测角仪装置，其特征在于：所述内固定盘（25)上有凹 槽，其内设有可防止灰尘进入内开式拖链轴承（23)槽内的防尘毛毡（24)。
6. 按权利要求1所述的中空轴测角仪装置，其特征在于：所述外盘合件（3)包括外开 式拖链轴承（33)、外轨道（37)、外固定盘（35)以及外旋转盘（32)，其中外固定盘（35)安 装在壳体（1)上，外固定盘（35)的内槽与外旋转盘（32)的外槽将外开式拖链轴承（33)和 外轨道（37)固定在其形成的空间槽里，通过外压盘（36)将外固定盘（35)外槽与外旋转盘 (32)压紧、连接，外蜗轮（31)安装在外旋转盘（32)上，右侧蜗杆（4)由电机驱动通过外蜗 轮（31)带动外旋转盘（32)转动。
7. 按权利要求6所述的中空轴测角仪装置，其特征在于：所述外旋转盘（32)上还固定 有第二遮挡片（34)，第二遮挡片（34)上有开口，通过光耦输出信号。
8. 按权利要求1所述的中空轴测角仪装置，其特征在于：从载晶台到壳体（1)，在内部 形成用于走线的空间。
9. 按权利要求1所述的中空轴测角仪装置，其特征在于：所述壳体（1)总体为一长方 形框架，框架上端面设有圆柱形凹槽，框架的下端面向上端面方向凸起一上面开口的圆锥 台，圆柱形凹槽与圆锥台之间的空间安装内盘合件（2)及外盘合件（3);壳体（1)侧面两端 分别安装由右侧蜗杆（4)、左侧蜗杆（5)组成的两个蜗杆调整机构；X射线发生装置固定在 壳体⑴的右侧蜗杆⑷侧。
10. 按权利要求9所述的中空轴测角仪装置，其特征在于：所述蜗杆调整机构具有轴承 (41)、蜗杆保护套（44)、弹簧压片（45)、支撑轴（46)以及支撑块（48)带V型槽，蜗杆通过 轴承（41)固定在蜗杆保护套（44)上，蜗杆保护套（44)与电机支座（47)连接，电机支座 (47)上安装有同轴的支撑轴（46)，支撑轴（46)圆柱面与支撑块（48)的V型槽槽面贴合， 通过弹簧压片（45)压紧，蜗杆以支撑轴（46)为摆动中心进行摆动；在蜗杆保护套（44)前 段，弹簧柱塞（43)通过固定块（42)顶在蜗杆保护套（44)上，通过调整弹簧柱塞（43)，蜗杆 绕V型槽摆动，改变与蜗轮的啮合间隙。
【文档编号】G01N23/207GK104122281SQ201410301527
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】刘川, 张所峰, 王勇, 胡婷婷 申请人:丹东通达科技有限公司