專利名稱：多軸中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于中子散射技術(shù)，具體涉及一種多軸中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置。
背景技術(shù)：
基于反應(yīng)堆中子源的大多數(shù)中子散射譜儀都需要單色中子(具有固定波長或能量的中子)作探針，中子單色化過程一般由晶體單色器來完成。在中子入射孔道和出射孔道固定的情況下，單色器的位置和姿態(tài)對單色中子束流的強度及其分布有著非常重要的影響。為了引出高質(zhì)量的單色中子束以滿足實驗需求，必須對單色器位置和姿態(tài)進行多自由度的精細調(diào)節(jié)，這就需要特定的裝置來實現(xiàn)該功能，即多軸中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置。目前相關(guān)的技術(shù)文獻均沒有公開類似裝置功能實現(xiàn)的具體技術(shù)細節(jié)。德國柏林中子散射中心E3譜儀的單色器姿態(tài)調(diào)整裝置，采用三個不同單色器轉(zhuǎn)換使用，換位臺位于最上層，采用旋轉(zhuǎn)換位的方式，其他調(diào)節(jié)裝置不詳。慕尼黑中子散射中心STRESS-SPEC譜儀預留了三個單色器位置，換位裝置采用上下移動的方式來實現(xiàn)，其他調(diào)節(jié)裝置不詳，該裝置缺點是需要較大的高度空間以完成移動換位的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對中子散射譜儀高分辨的要求和輻射屏蔽的空間局限性，提供了一套精巧實用的多軸中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種多軸中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置，包括機械臺體以及通過電纜與機械臺體相連接的控制系統(tǒng)，其中，所述的機械臺體包括設(shè)置在底盤上的旋轉(zhuǎn)臺，旋轉(zhuǎn)臺上設(shè)有平移調(diào)節(jié)器，在平移調(diào)節(jié)器上方設(shè)有傾斜調(diào)節(jié)器，傾斜調(diào)節(jié)器上設(shè)置單色器轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺，機械臺體的各運動機構(gòu)帶動單色器進行多自由度的位置組合調(diào)節(jié)；所述的控制系統(tǒng)包括設(shè)有控制軟件的工控計算機以及通過驅(qū)動器對步進電機實現(xiàn)控制的電機控制單元。進一步，如上所述的多軸中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置，其中，所述的平移調(diào)節(jié)器由X 軸方向平移調(diào)節(jié)器和Y軸方向平移調(diào)節(jié)器組成，兩個平移調(diào)節(jié)器呈上下結(jié)構(gòu)設(shè)置，平移調(diào)節(jié)方向相互垂直，均采用電機帶動絲杠的傳動方式在水平方向上運動；在X軸方向平移調(diào)節(jié)器和Y軸方向平移調(diào)節(jié)器的運動極限位置處分別設(shè)有電接近開關(guān)和機械限位裝置，電機軸上設(shè)有剎車制動器。進一步，如上所述的多軸中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置，其中，所述的傾斜調(diào)節(jié)器包括一個豎直設(shè)置的扇形蝸輪，由步進電機驅(qū)動的水平蝸桿與扇形蝸輪嚙合，單色器轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺固定在扇形蝸輪上方，在扇形蝸輪的轉(zhuǎn)動導軌上設(shè)有碼盤尺和相應(yīng)的讀數(shù)頭；在傾斜調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)動極限位置處分別設(shè)有電接近開關(guān)和機械限位裝置，傾斜調(diào)節(jié)器安裝臺的側(cè)面設(shè)有剎車制動器。進一步，如上所述的多軸中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置，其中，所述的單色器轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺包括由步進電機驅(qū)動的水平蝸桿以及與水平蝸桿相嚙合的水平蝸輪，單色器安裝平臺固定在水平蝸輪上；蝸桿軸的一端裝有旋轉(zhuǎn)編碼器作為位置傳感器，單色器安裝平臺上設(shè)有傳感器作為角位置精度標定，轉(zhuǎn)角極限位置處設(shè)有電接近開關(guān)和機械限位裝置。更進一步，如上所述的多軸中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置，其中，所述的單色器轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸與設(shè)置在底盤上的旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸相互錯開，呈偏心結(jié)構(gòu)布置。進一步，如上所述的多軸中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置，其中，所述的控制系統(tǒng)的工控計算機內(nèi)設(shè)有用于接收機械臺體上各運動機構(gòu)位置信號的傳感器細分計數(shù)接口模板，以及控制驅(qū)動信號的輸入輸出控制模板。本發(fā)明的有益效果如下(1)本發(fā)明集光機電和計算機控制技術(shù)為一體，通過軟件和硬件的配合遠程控制臺體，實現(xiàn)在特殊工作環(huán)境下，多軸高精度穩(wěn)定運行；(2)該裝置結(jié)構(gòu)緊湊精巧，實現(xiàn)了在整體有限的空間內(nèi)五軸高精度運動軸的集成， 外形尺寸不超過0480 χ 430mm,布拉格角度轉(zhuǎn)動精度設(shè)置為0.005°，平移精度為O. 05mm， 傾斜調(diào)節(jié)臺和轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺精度分別為0.01°和0.05° ；(3)針對長期偏心承重QOKg)工作狀態(tài)，采用高精度斷電剎車制動器，保證高精度定位和穩(wěn)定運行，裝置使用過程中需要對重約20Kg的單色器進行不斷的姿態(tài)調(diào)整，工作狀態(tài)絕大多數(shù)情況下處于斷電偏心承重狀態(tài)，采用特殊制動技術(shù)，保證斷電情況下的高精度定位；(4)系統(tǒng)通過軟硬件配合，實現(xiàn)自動故障監(jiān)測和處理保護功能，實時監(jiān)測各功能單元，一旦發(fā)生故障，即根據(jù)故障性質(zhì)做出相應(yīng)的處理，形成對轉(zhuǎn)臺的保護。


圖1為多軸中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置的基本組成示意圖；圖2為旋轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為傾斜調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為工控計算機系統(tǒng)基本硬件配置示意圖；圖6為調(diào)整裝置的一個控制回路的控制原理示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置的功能主要是用來安放晶體單色器，并可以進行遠程控制單色器的旋轉(zhuǎn)、平移和傾斜，對單色器進行姿態(tài)調(diào)整以保證得到需要的單色中子。該裝置是一項集光機電和計算機控制技術(shù)為一體的五自由度運動設(shè)備，其設(shè)計難點是如何在有限的空間內(nèi)實現(xiàn)多軸高精度運動軸的集成，并能在相對密閉的強輻射環(huán)境中，長期偏心承重下始終保證高精度定位和穩(wěn)定運行。放置該裝置的空間局限性來源于輻射屏蔽的需求，從屏蔽角度來看，單色器屏蔽內(nèi)部空間越小越好，但要保證為單色器和單色器臺的調(diào)整范圍留有充足空間。高精度的運動調(diào)整來源于譜儀的高分辨需求。中子散射實驗中不同研究對象需要使用不同的單色器，根據(jù)具體實驗樣品的特點選用不同的單色器。為了獲得不同的中子波長，還需要改變單色器的起飛角。
如圖1所示，多軸中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置包括機械臺體以及通過電纜9與機械臺體相連接的控制系統(tǒng)10，其中，所述的機械臺體包括設(shè)置在底盤1上的旋轉(zhuǎn)臺2，旋轉(zhuǎn)臺 2上設(shè)有平移調(diào)節(jié)器，平移調(diào)節(jié)器由X軸方向平移調(diào)節(jié)器3和Y軸方向平移調(diào)節(jié)器4組成， 兩個平移調(diào)節(jié)器呈上下結(jié)構(gòu)設(shè)置，平移調(diào)節(jié)方向相互垂直；在y軸方向平移調(diào)節(jié)器4上方設(shè)有傾斜調(diào)節(jié)器5，傾斜調(diào)節(jié)器5上設(shè)置單色器轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺6，機械臺體的各運動機構(gòu)帶動單色器7進行五自由度的位置組合調(diào)節(jié)(三個旋轉(zhuǎn)軸和兩個平移軸)。本實施例中單色器轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺6的旋轉(zhuǎn)軸與設(shè)置在底盤1上的旋轉(zhuǎn)臺2的旋轉(zhuǎn)軸相互錯開，呈偏心結(jié)構(gòu)布置，因此， 在傾斜調(diào)節(jié)器5上設(shè)有相應(yīng)的配重8?？刂葡到y(tǒng)(電控柜)10包括設(shè)有控制軟件的工控計算機以及通過驅(qū)動器對步進電機實現(xiàn)控制的電機控制單元。上述機械臺體的各個部件均為獨立部件，結(jié)構(gòu)上保證各獨立部件上下安裝面的平行度，按規(guī)定的尺寸關(guān)系從下而上裝配在一起，滿足整體的水平度。Χ、γ軸方向平移調(diào)節(jié)器 3、4支承在旋轉(zhuǎn)臺2上，傾斜調(diào)節(jié)器5支承在Χ、Υ軸方向平移調(diào)節(jié)器3、4上，回轉(zhuǎn)軸線在單色器晶面中心(轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺6臺面上方120mm，設(shè)計保證)，與Y軸平行(裝配時調(diào)節(jié))。轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺6支承在傾斜調(diào)節(jié)器5上。旋轉(zhuǎn)臺2與傾斜調(diào)節(jié)器5裝配時基本共面，電氣調(diào)試時通過用戶單色器確定最終共面位置(由于傾斜調(diào)節(jié)器5可沿X、Y方向移動，所以調(diào)試時保證 X、Y軸方向平移調(diào)節(jié)器零位時傾斜調(diào)節(jié)器5和旋轉(zhuǎn)臺2共面)。旋轉(zhuǎn)臺2的底盤裝有水平調(diào)節(jié)機構(gòu)與吊裝用的吊環(huán)。為了便于拆裝，旋轉(zhuǎn)臺2的基座上有電連接器支架，一頭與各調(diào)節(jié)器的電機、限位傳感器或編碼器連接，另一頭通過適當通道與電控柜連接。各調(diào)節(jié)器的設(shè)計除了蝸桿副有自鎖能力外，傾斜調(diào)節(jié)器5與Y軸方向平移調(diào)節(jié)器4、X軸方向平移調(diào)節(jié)器 3在適當位置處裝有剎車制動器。下面詳細介紹各組分結(jié)構(gòu)相關(guān)情況。單色器的底盤1尺寸約為048Oinm。與旋轉(zhuǎn)臺2的基座聯(lián)合裝有調(diào)平螺釘裝置， 調(diào)平螺釘裝置為三個頂絲、三個壓緊螺釘，待單色器整體固緊于大鼓后進行最終調(diào)平工作 (裝入屏蔽體空腔前預先基本調(diào)平)。旋轉(zhuǎn)臺2安裝臺面尺寸約為0350mm，軸系為精密機械軸承，驅(qū)動方式可以采用多種傳動模式。本實施例中驅(qū)動方式為步進電機經(jīng)蝸輪副減速機構(gòu)、行星輪減速機驅(qū)動，如圖 2所示，蝸桿11帶動蝸輪12將步進電機的軸向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為蝸輪水平向的轉(zhuǎn)動，并經(jīng)行星輪進一步減速。輸出軸上裝絕對式角編碼器。運動轉(zhuǎn)角為士 180°，工作極限位置處裝有電接近開關(guān)和機械限位裝置作為限位保護。為了保證整體裝置調(diào)平精度，安裝臺面必須與旋轉(zhuǎn)臺的軸線垂直。蝸桿減速機構(gòu)考慮了消隙機構(gòu)，可以將蝸輪做成兩片，其間用拉伸彈簧連接，有利于傳動平穩(wěn)，保證位置精度。X、Y軸方向平移調(diào)節(jié)器3、4為兩個精密線性模組，互為垂直安裝。帶有伸縮護罩的精密線性模組作精化處理，以保證上下安裝面平行以及碼盤尺與相應(yīng)的讀數(shù)頭的方便安裝。兩個平移調(diào)節(jié)器呈上下結(jié)構(gòu)設(shè)置，平移調(diào)節(jié)方向相互垂直，均采用電機帶動絲杠的傳動方式在水平方向上運動，工作范圍士 15mm，限位運動范圍士20mm。絲杠由步進電機驅(qū)動，裝有適當?shù)拇a盤尺與相應(yīng)的讀數(shù)頭，用于位置讀出。工作極限位置處裝有電接近開關(guān)和機械限位裝置作為限位保護。剎車制動器安裝于步進電機同軸上，電機斷電時制動。裝配時根據(jù)實際情況使X向的精密線性模組的軸線置于與單色器轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺6、傾斜調(diào)節(jié)器5聯(lián)合質(zhì)心共面的位置，以便減少不利的干擾力矩。傾斜調(diào)節(jié)器5由扇形圓弧面軌道支承于四點滾輪上，由四個斜面青銅塊調(diào)節(jié)預緊并組成軸向止推，回轉(zhuǎn)中心距轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺6的臺面(單色器安裝面)上方120mm。如圖3所示，其結(jié)構(gòu)包括一個豎直設(shè)置的扇形蝸輪13，由步進電機驅(qū)動的水平蝸桿14與扇形蝸輪13 嚙合，單色器轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺6固定在扇形蝸輪13上方，驅(qū)動方式為步進電機經(jīng)蝸輪副減速機構(gòu)驅(qū)動，減速比對0。工作轉(zhuǎn)角為士 10°，限位轉(zhuǎn)角為士 13°，為節(jié)省空間，蝸輪做成扇形。轉(zhuǎn)動導軌適當位置處裝有碼盤尺與相應(yīng)的讀數(shù)頭，用于角位置讀出。工作極限位置處裝有電接近開關(guān)和機械限位裝置作為限位保護。蝸桿減速機構(gòu)考慮了消隙機構(gòu)，蝸桿座一端固定， 一端彈簧支承，可調(diào)節(jié)蝸輪和蝸桿的間隙，有利于傳動平穩(wěn)，保證位置精度。剎車制動器裝于傾斜調(diào)節(jié)器5安裝臺的側(cè)面，電機斷電時制動。單色器轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺6安裝臺面尺寸約為0300mm,單色器裝于其上。軸系為精密機械軸承，如圖4所示，轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺包括由步進電機驅(qū)動的水平蝸桿15以及與水平蝸桿相嚙合的水平蝸輪16，單色器安裝平臺17固定在水平蝸輪16上，驅(qū)動方式為步進電機經(jīng)蝸桿減速機構(gòu)驅(qū)動，減速比100。蝸桿軸一端裝有旋轉(zhuǎn)編碼器作為位置傳感器。工作位置為0°及180°，工作位置處裝有傳感器作為角位置精度標定，轉(zhuǎn)角極限位置(電氣限位范圍-75° +255° )處裝有電接近開關(guān)和機械限位裝置作為限位保護。為了方便調(diào)平讀出， 臺面上裝有水準泡裝置。蝸桿減速機構(gòu)考慮了消隙機構(gòu)，可以將蝸輪做成兩片，其間用拉伸彈簧連接，這樣有利于傳動平穩(wěn)，保證位置精度?？刂葡到y(tǒng)是中子單色器臺最終實現(xiàn)功能和技術(shù)性能指標的重要組成部分。單色器臺的控制主要分為兩個部分，第一部分為工業(yè)控制計算機及其軟件，其主要完成單色器臺的各種控制操作、數(shù)據(jù)輸入輸出、各功能模塊的管理、故障自動監(jiān)測和安全保護處理等功能；第二部分為步進電機的控制單元，主要是通過驅(qū)動器完成對步進電機的運動控制。系統(tǒng)方案的主要特點可以概括為1)采用工控PC計算機與功能模塊相結(jié)合的數(shù)字式控制結(jié)構(gòu)，友好的人機圖形界面提供靈活、完善的操作方式并能顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)；2)采用碼盤尺、旋轉(zhuǎn)編碼器、絕對式角度編碼器作為運動測量反饋元件；3)軟、硬件結(jié)合的多級故障檢測、處理措施，實現(xiàn)系統(tǒng)安全運行保護及分析診斷功能；4)計算機軟件基于WINDOWS操作系統(tǒng)，采用面向?qū)ο蠛湍K化設(shè)計相結(jié)合的編制方法，具有功能擴充能力。工控計算機是電控系統(tǒng)的主要部分，它完成單色器臺的各種控制操作、數(shù)據(jù)輸入輸出和各功能模塊的管理功能，軟硬件相結(jié)合完成單色器臺的故障自動監(jiān)測和安全保護處理功能。控制計算機內(nèi)搭載有位置傳感器細分計數(shù)接口模板、輸入輸出控制模板，與各運動機構(gòu)、位置傳感器、電機驅(qū)動器一起構(gòu)成控制系統(tǒng)，實現(xiàn)各機構(gòu)的運動控制，并通過對控制計算機上的圖形化人機界面控制臺的操作實現(xiàn)單色器臺五大運動部件的分別單獨工作。單色器臺測控系統(tǒng)基于控制計算機的多級控制系統(tǒng)，采用模塊化配置，不同的電路模塊完成不同的功能。計算機控制系統(tǒng)基本硬件配置如圖5所示。傳感器細分計數(shù)接口模板用于接收位置傳感器發(fā)送的絕對、增量位置信號，并形成相應(yīng)的位置編碼；輸入輸出控制模板用于接收零/限位傳感器及驅(qū)動器狀態(tài)信號，輸出對驅(qū)動器的控制信號；零/限位傳感器用于確定相應(yīng)運動機構(gòu)的基準位置和運動范圍的限制位置?？刂栖浖饕扇藱C界面及控制管理部件組成，主要功能是實現(xiàn)用戶界面輸入輸出管理；單色器臺運動控制功能管理；故障自動監(jiān)測和安全保護處理功能管理。人機界面用來實現(xiàn)各種用戶輸入輸出管理，引導用戶對單色器臺進行各種操作控制?？刂乒芾聿考脕韺崿F(xiàn)對單色器臺的各種運動控制功能管理及故障檢測、安全保護控制，將人機界面輸入的各種指令、參數(shù)進行分解、翻譯并下達到各個軸的驅(qū)動器中，同時將各個軸驅(qū)動器和傳感器返回的信息整理為用戶可見的信息。輸入管理包括控制指令的輸入和運動參數(shù)的輸入?？刂浦噶畎ㄝS選、歸零、停止、定位、點動等；運動參數(shù)各數(shù)據(jù)按設(shè)計要求范圍輸入。 輸出管理包括狀態(tài)指示燈、狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)保存幾個模塊。狀態(tài)指示燈設(shè)置三組指示燈，分別指示上下電、運行停止和故障狀態(tài)；狀態(tài)顯示當前的運動參數(shù)；數(shù)據(jù)顯示各運動軸的位置參數(shù)；數(shù)據(jù)保存模塊在軟件每次退出運行時，會把單色器臺所有軸的當前位置信息保存起來，以便下次使用。該軟件基于Microsoft Windows2000或Windows XP操作系統(tǒng)平臺，利用Microsoft Visual C開發(fā)完成。驅(qū)動電機和驅(qū)動控制器主要用來執(zhí)行控制系統(tǒng)發(fā)出的命令，運動到指定的位置。 電機驅(qū)動器是驅(qū)動控制系統(tǒng)的重要組成部分。中子單色器臺中各運動軸均采用與各自步進電機配套的驅(qū)動控制器。通過采用屏蔽、隔離等電磁兼容性措施，使之既滿足步進電機驅(qū)動的要求，又保證電磁兼容性的要求。通過專用編程軟件實現(xiàn)的內(nèi)部程序控制功能下載到驅(qū)動器的控制模塊后，經(jīng)判斷輸入信號的狀態(tài)分別實現(xiàn)歸零、正向定位、反向定位、正向點動、 反向點動、正向限位、反向限位等，同時通過驅(qū)動器輸出信號的狀態(tài)判斷步進電機的工作狀態(tài)以及是否到達限位等。運動的測量與反饋是實現(xiàn)單色器臺運動控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。單色器臺各軸高精度的定位都是建立在高精度的位置環(huán)控制基礎(chǔ)之上。各個位置傳感器實時測量運動部件的當前位置并反饋給控制計算機，運動時以設(shè)置的運動軌跡(驅(qū)動器規(guī)定)向目標位置運動， 以當前位置和目標位置的偏差為基礎(chǔ)修正并調(diào)節(jié)使其最終到達符合精度要求的目標位置， 到達目標位置后修正調(diào)節(jié)過程停止，必要時(最終位置發(fā)生變化)可定時啟動修正調(diào)節(jié)。中子單色器臺的控制由旋轉(zhuǎn)臺、X、Y軸方向平移調(diào)節(jié)器、傾斜調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺五個獨立的回路組成，圖6表示了單回路的原理框圖。為了可靠實現(xiàn)單色器臺的運動控制，單色器臺選用高分辨率、高精度、寬速率范圍的旋轉(zhuǎn)編碼器作為單色器臺軸角運動的測量與反饋部件；選用光電式碼盤尺作為單色器臺直線運動的測量與反饋部件。編碼器及碼盤尺的信號經(jīng)過集成數(shù)字讀數(shù)細分裝置處理后輸出具有方向特征的正交信號，可形成位置脈沖計數(shù)，最終實現(xiàn)軸角及直線位置的測量和反饋。編碼器還具有基準標記信號，用于單色器臺轉(zhuǎn)角零位基準位置的確定。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多軸中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置，包括機械臺體以及通過電纜與機械臺體相連接的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的機械臺體包括設(shè)置在底盤(1)上的旋轉(zhuǎn)臺O)，旋轉(zhuǎn)臺上設(shè)有平移調(diào)節(jié)器(3、4)，在平移調(diào)節(jié)器(3、4)上方設(shè)有傾斜調(diào)節(jié)器(5)，傾斜調(diào)節(jié)器(5)上設(shè)置單色器轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺(6)，機械臺體的各運動機構(gòu)帶動單色器(7)進行多自由度的位置組合調(diào)節(jié)；所述的控制系統(tǒng)(10)包括設(shè)有控制軟件的工控計算機以及通過驅(qū)動器對步進電機實現(xiàn)控制的電機控制單元。
2.如權(quán)利要求1所述的多軸中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置，其特征在于所述的平移調(diào)節(jié)器由X軸方向平移調(diào)節(jié)器C3)和Y軸方向平移調(diào)節(jié)器(4)組成，兩個平移調(diào)節(jié)器呈上下結(jié)構(gòu)設(shè)置，平移調(diào)節(jié)方向相互垂直，均采用電機帶動絲杠的傳動方式在水平方向上運動；在X 軸方向平移調(diào)節(jié)器⑶和Y軸方向平移調(diào)節(jié)器⑷的運動極限位置處分別設(shè)有電接近開關(guān)和機械限位裝置，電機軸上設(shè)有剎車制動器。
3.如權(quán)利要求1所述的多軸中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置，其特征在于所述的傾斜調(diào)節(jié)器( 包括一個豎直設(shè)置的扇形蝸輪(13)，由步進電機驅(qū)動的水平蝸桿(14)與扇形蝸輪 (13)嚙合，單色器轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺固定在扇形蝸輪(1 上方，在扇形蝸輪的轉(zhuǎn)動導軌上設(shè)有碼盤尺和相應(yīng)的讀數(shù)頭；在傾斜調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)動極限位置處分別設(shè)有電接近開關(guān)和機械限位裝置，傾斜調(diào)節(jié)器安裝臺的側(cè)面設(shè)有剎車制動器。
4.如權(quán)利要求1所述的多軸中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置，其特征在于所述的單色器轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺(6)包括由步進電機驅(qū)動的水平蝸桿(1 以及與水平蝸桿(1 相嚙合的水平蝸輪 (16)，單色器安裝平臺(17)固定在水平蝸輪(16)上；蝸桿軸的一端裝有旋轉(zhuǎn)編碼器作為位置傳感器，單色器安裝平臺上設(shè)有傳感器作為角位置精度標定，轉(zhuǎn)角極限位置處設(shè)有電接近開關(guān)和機械限位裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的多軸中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置，其特征在于所述的單色器轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺(6)的旋轉(zhuǎn)軸與設(shè)置在底盤上的旋轉(zhuǎn)臺O)的旋轉(zhuǎn)軸相互錯開，呈偏心結(jié)構(gòu)布置。
6.如權(quán)利要求1-5中任意一項所述的多軸中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置，其特征在于所述的控制系統(tǒng)(10)的工控計算機內(nèi)設(shè)有用于接收機械臺體上各運動機構(gòu)位置信號的傳感器細分計數(shù)接口模板，以及控制驅(qū)動信號的輸入輸出控制模板。
全文摘要
本發(fā)明屬于中子散射技術(shù)，具體涉及一種多軸中子單色器姿態(tài)調(diào)整裝置。該調(diào)整裝置包括機械臺體以及通過電纜與機械臺體相連接的控制系統(tǒng)，其中，所述的機械臺體包括設(shè)置在底盤上的旋轉(zhuǎn)臺，旋轉(zhuǎn)臺上設(shè)有平移調(diào)節(jié)器，在平移調(diào)節(jié)器上方設(shè)有傾斜調(diào)節(jié)器，傾斜調(diào)節(jié)器上設(shè)置單色器轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)臺，機械臺體的各運動機構(gòu)帶動單色器進行多自由度的位置組合調(diào)節(jié)；所述的控制系統(tǒng)包括設(shè)有控制軟件的工控計算機以及通過驅(qū)動器對步進電機實現(xiàn)控制的電機控制單元。本發(fā)明集光機電和計算機控制技術(shù)為一體，可以對中子單色器進行五自由度的運動調(diào)節(jié)。
文檔編號G01T7/00GK102253405SQ20111017949
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者劉曉龍, 劉蘊韜, 吳展華, 孫凱, 張莉, 李天富, 李峻宏, 李眉娟, 李際周, 楊浩智, 梁峰, 焦學勝, 王子軍, 王洪立, 肖紅文, 胡瑞, 陳東風, 韓松柏, 高建波 申請人:中國原子能科學研究院