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专利名称：多维调整平台的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种调整仪器位置的大型平台设备，尤其涉及ー种多维调整平台。
背景技术：
X射线吸收精细结构谱(XAFS)是随着同步辐射装置的发展而成熟起来用途广泛的实验技术，是研究物质结构非常重要的方法之一。该技术的主要特点是能够在固态、液态等多种条件下研究原子(或离子)的近邻结构和电子结构，具有其它X射线分析技术(如晶体衍射和散射技木)无法替代的优势。例如，用XAFS研究单晶，可以获得用晶体衍射方法所不能得到的和化学键有关的几何与电子结构信息，如氧化态、自旋态、共价键等。由于具有上述特点，XAFS分析技术被广泛地应用于材料科学、生物、化学、环境和地质学等诸多领域，并涵盖从基础研究到エ业应用等各个方面。目前，XAFS光束线站是世界同步辐射装置上涉及 学科面最广，用户最多的光束线站。聚焦光束是光束线的基本运行方式，在对XAFS光束线站的不同样品的测试过程中，由于覆盖的能量区间不同及需要的光斑存在大小差异，光学仪器需要经常在聚焦和非聚焦模式之间进行切換。只要将准直镜向下移出光路，同时适当调节单色器的高度(下降约17_)，就可以使光束线运行于非聚焦模式。为了便于光学仪器在聚焦与非聚焦模式之间的切換，电离室、Iytle探測器、固体探測器等实验仪器都置于同一个实验平台上，通过对实验平台进行调整来调整平台上的实验仪器的高度和俯仰角，以便对光路进行准直。因此，需要提供一种多维调整平台来满足实验需求，以便于对平台上实验仪器的空间位置进行多维调整，通常该调整需要涉及升降、平移及俯仰角度。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多维调整平台，以实现对平台上的实验仪器的多维调整，该调整涉及垂直方向、水平方向和俯仰角度3个自由度的调整。本发明是通过以下技术方案来解决上述技术问题的一种多维调整平台，其中，所述平台包括台面；三个呈三角形排列并连接在所述台面下方、用于带动所述台面升降运动的升降传动装置；固定连接在所述三个升降传动装置下方的支撑底板；至少两个连接在所述支撑底板下方、用于带动所述台面水平移动的平移装置。前述一种多维调整平台，所述升降传动装置包括电机、与所述电机的输出轴固定连接的蜗杆，与所述蜗杆啮合的蜗轮，与所述蜗轮固定连接的滚珠螺杆，以及套设在所述滚珠螺杆上的与其螺纹配合的承重螺母，所述承重螺母与台面固定连接。进ー步地，所述升降传动装置还包括与所述电机相连的控制系统。进ー步地，所述平台还包括用于容置所述升降传动装置的防护罩。
进ー步地，所述平台还包括设置在所述防护罩内、用于测量所述台面的升降位移的光栅尺。进ー步地，所述防护罩的外表面上设置有限位开关。前述一种多维调整平台，所述平移装置包括支撑轨道，以及与所述支撑轨道滑动配合的滑动座，所述滑动座固定连接在所述支撑底板下方。进ー步地，所述平移装置还 包括固定在所述支撑轨道两端的锁紧块。前述一种多维调整平台，所述平台还包括固定连接在所述平移装置下方的粗调装置。进ー步地，所述粗调装置包括通过螺栓连接的上、下两层钢板。前述一种多维调整平台，所述平台还包括连接在所述台面与所述支撑底板之间的随动装置。进ー步地，所述随动装置包括与所述台面法兰连接的球接端；与所述球接端枢接的导杆；套装在所述导杆上的导套；以及与所述导套固体连接的垫块，其与所述支撑底板固定连接。进ー步地，所述导套为铜基轴承。前述一种多维调整平台，所述台面具有矩阵排列的螺纹孔。综上所述，本发明的多维调整平台通过三个三角形排列的升降传动装置可以实现竖直方向、水平方向和俯仰角度3个自由度的调整，从而调整平台上的实验仪器的高度和姿态，以满足不同实验的需求，而且该平台还可以通过与电机相连的控制系统远程控制，使操作更方便。同时，本发明采用的防护罩和限位开关的设计可以有效地防止意外倾斜和滑移发生，为平台的稳定性提供了有利的技术支持，可以确保平台上的实验仪器的安全。另夕卜，本发明的多维调整平台使用范围宽，可广泛应用于多种光学实验仪器的高度和姿态调整，非常适合大型仪器，尤其适用于光源和探測器系统分离的大型仪器。


图I是本发明多维调整平台的整体结构示意图；图2是本发明多维调整平台的台面的结构示意图；图3是本发明多维调整平台的升降传动装置的结构示意图；图4是本发明多维调整平台的随动装置的结构示意图；图5是本发明多维调整平台的支撑底板的结构示意图；图6是本发明多维调整平台的平移装置和粗调装置的结构示意图。
具体实施例方式下面根据附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。如图I所示，本发明提供一种多维调整平台，该平台包括台面I、三个升降传动装置2、支撑底板3、两个平移装置4、两个粗调装置5和随动装置6。其中，三个升降传动装置2呈三角形排列地竖直连接在台面I的下方，用于带动台面I作升降运动；支撑底板3固定连接在三个升降传动装置2的下方；两个平移装置4连接在支撑底板3的下方，用于带动台面I水平移动；两个粗调装置5分别固定连接在两个平移装置4的下方，用于粗略地调整台面I的上下位置；随动装置6连接在台面I与支撑底板3之间，其上端与台面I通过法兰孔连接，下端固定安装在支撑底板3上。如图2所示，台面I具有矩阵排列的M6螺纹孔101，以便于不同实验仪器的接驳。其中，台面I的尺寸为1.2mX2· 4mXO. 25m，孔距为25mm，台面I的承重为450kg。图3示出了升降传动装置2的结构，每个升降传动装置2均包括电机(未示出)、与电机的输出轴固定连接的蜗杆201，与蜗杆201啮合连接的蜗轮202，与蜗轮202固定连接的滚珠螺杆203，以及滚珠螺杆203上套设的与其螺纹配合的承重螺母204，承重螺母204与台面I固定连接。 在工作过程中，由电机驱动蜗杆201转动，蜗杆201带动蜗轮202转动，蜗轮202又带动滚珠螺杆203转动，滚珠螺杆203的转动即可驱动承重螺母204沿滚珠螺杆203作升降运动，由于台面I与承重螺母204固定连接，所以台面I可以随着承重螺母204作升降运动。其中，三个电机可以由同一个控制系统(例如计算机)控制，可以控制三个电机同时动作以带动台面I水平提升或降低；而在台面I需要倾斜或需要校正倾斜时，又可以控制三个电机分开动作以实现单个升降传动装置2的升降运动。由于升降传动装置2的传动方案采用了蜗轮蜗杆传动，所以其带有自锁功能，并能够实现较大的传动比，而且承载大。同时，升降传动装置2采用了滚珠螺杆203作为主动体、承重螺母204作为承重结构，承重螺母204随着滚珠螺杆203的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动以实现沿滚珠螺杆203的升降运动。这样的结构有两个优点(I)由于细长的滚珠螺杆203只作旋转运动不作升降运动，而让相对较短的承重螺母204作升降动动，从而节约了行程空间，可以用较小的空间实现较大的行程；(2)以承重螺母204为承重结构，不易产生变形，使升降传动装置2更加安全可靠。再次參阅附图1，升降传动装置2容置在一防护罩205中，且在防护罩205的外壁上设有限位开关206，当台面I运动到上限位或下限位时，限位开关206起作用，使得电机停止运行，从而使升降传动装置2停止工作，将台面I保持在当前位置，从而有效地防止台面I的运动超出限位，能彻底地保护平台的安全。进ー步地，在防护罩205内安装有光栅尺(未示出)。光栅尺，也称为光栅尺位移传感器(或光栅尺传感器)，是利用光栅的光学原理工作的位移測量反馈装置，常应用于闭环伺服系统中。光栅尺由标尺光栅和光栅读数头两部分組成。标尺光栅一般固定在活动部件上，例如在防护罩205内壁上设置的与承重螺母204同步上下运动的滑套(未示出);而光栅读数头安装在固定部件上，例如防护罩205内壁，并通过标尺光栅获取活动部件的位置信息并将数据传输至控制系统(未示出)。本发明采用的光栅尺为直线光栅尺，用于检测和反馈升降传动装置2的升降位置信息，从而实现对升降传动装置2运动的闭环控制。闭环控制需要通过多次循环的运动控制和測量反馈来完成，对于每一次的运动命令，首先由控制系统发出目标位置命令，电机接收命令后带动升降传动装置2的承重螺母204作升降运动，光栅尺测量出承重螺母204实际运动到达的位置并将该实际位置信息反馈给控制系统，控制系统根据接收到的实际位置与目标位置的差值再次发出运动命令，直到这个差值小于一个预先设定的允许值，本次命令执行结束。从而实现了对升降传动装置2运动的精确控制，使其具有IOum的高精度。图4示出了支撑底板3的结构，其主要作用是方便升降传动装置2的安装。其规格为2000mmX1200mmX130mm，采用了 IOOmmXlOOmm的方钢和20mm厚的铁板焊接而成，其表面通过机械磨削加工，保证了良好的平面精度，能满足升降传动装置2的安装要求。图5示出了平移装置4和粗调装置5的结构，其中平移装置4包括支撑轨道401，以及与支撑轨道401滑动配合的两个滑动座402 ;还包括固定在支撑轨道401两端的锁紧块403，用以防止滑动座402的运动超出支撑轨道401的范围。其中滑动座402与支撑底板3固定连接，以带动支撑底板3沿支撑轨道401同步滑动，从而带动台面I沿支撑轨道401水平移动。两个滑动座402之间的间距固定，支撑轨道401的长度为lm。粗调装置5固定连接在支撑轨道401的下方，其包括上、下两层钢板501，两层钢板501之间通过外六方螺栓502固定连接。钢板501经过热处理，其表面具有较大的硬度 以及良好的刚性和強度。钢板501上有10个螺孔(未示出)，螺栓502与螺孔螺纹配合，以连接上下两层钢板501，通过调节螺栓502可以实现对台面I的粗略调整，起到辅助定位平台的作用。图6示出了用于保护升降传动装置2的随动装置6的结构，其包括与台面I法兰连接的球接端601 ;与球接端601枢接的导杆602 ;套装在导杆602上的导套603 ;与导套603固体连接的垫块604，其与支撑底板3固定连接。其中球接端601的转动球径为130mm，转动范围为±15°，意味着球接端601的转动范围超过15度时，球接端601和导杆602的连接处的阻力接近无穷大，变成抱死状态，从而导致升降传动装置2无法作升降运动，能够起到保护升降传动装置2的作用。同时，本发明采用的直径IOOmm的导杆602经过热处理和表面处理后，有足够的刚性和強度，当台面I倾斜时，可以由导杆602承担一部分压力，起到了分担剪切力的作用。由于导套603采用铜基轴承，能够自润滑，所以能承受较大的径向力。以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化，例如电机驱动可以换成手轮驱动。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。
权利要求
1.一种多维调整平台，其特征在于，所述平台包括 台面； 三个呈三角形排列并连接在所述台面下方、用于带动所述台面升降运动的升降传动装置； 固定连接在所述三个升降传动装置下方的支撑底板； 至少两个连接在所述支撑底板下方、用于带动所述台面水平移动的平移装置。
2.根据权利要求I所述的多维调整平台，其特征在于，所述升降传动装置包括电机、与所述电机的输出轴固定连接的蜗杆，与所述蜗杆啮合的蜗轮，与所述蜗轮固定连接的滚珠螺杆，以及套设在所述滚珠螺杆上的与其螺纹配合的承重螺母，所述承重螺母与台面固定连接。
3.根据权利要求2所述的多维调整平台，其特征在干，所述升降传动装置还包括与所述电机相连的控制系统。
4.根据权利要求1、2或3所述的多维调整平台，其特征在于，所述平台还包括用于容置所述升降传动装置的防护罩。
5.根据权利要求4所述的多维调整平台，其特征在于，所述平台还包括设置在所述防护罩内、用于测量所述台面的升降位移的光栅尺。
6.根据权利要求4所述的多维调整平台，其特征在于，所述防护罩的外表面上设置有限位开关。
7.根据权利要求I、2或3所述的多维调整平台，其特征在于，所述平移装置包括支撑轨道，以及与所述支撑轨道滑动配合的滑动座，所述滑动座固定连接在所述支撑底板下方。
8.根据权利要求7所述的多维调整平台，其特征在于，所述平移装置还包括固定在所述支撑轨道两端的锁紧块。
9.根据权利要求1、2或3所述的多维调整平台，其特征在于，所述平台还包括固定连接在所述平移装置下方的粗调装置。
10.根据权利要求9所述的多维调整平台，其特征在于，所述粗调装置包括通过螺栓连接的上、下两层钢板。
11.根据权利要求1、2或3所述的多维调整平台，其特征在于，所述平台还包括连接在所述台面与所述支撑底板之间的随动装置。
12.根据权利要求11所述的多维调整平台，其特征在于，所述随动装置包括 与所述台面法兰连接的球接端； 与所述球接端枢接的导杆； 套装在所述导杆上的导套；以及 与所述导套固体连接的垫块，其与所述支撑底板固定连接。
13.根据权利要求12所述的多维调整平台，其特征在于，所述导套为铜基轴承。
14.根据权利要求1、2或3所述的多维调整平台，其特征在于，所述台面具有矩阵排列的螺纹孔。
全文摘要
本发明公开了一种多维调整平台。其中，所述平台包括台面；三个呈三角形排列的连接在所述台面下方、用于带动所述台面作升降运动的升降传动装置；固定连接在所述三个升降传动装置下方的支撑底板；至少两个连接在所述支撑底板下方、用于带动所述台面水平移动的平移装置。本发明提供的多维调整平台可以实现竖直方向、水平方向和俯仰角度的3个自由度的调整，从而可以调整平台上的实验仪器的高度和姿态，以满足实验需求。
文档编号G01N23/06GK102706910SQ20121017458
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者姜政, 张硕, 李丽娜, 高倩, 魏向军, 黄宇营 申请人:中国科学院上海应用物理研究所