一种快速扫描X射线吸收精细结构谱学单色器高精度转轴系统技术方案

本发明专利技术提供一种快速扫描X射线吸收精细结构谱学单色器高精度转轴系统，将快速扫描单色器的驱动方式由传统的机械传动改为由力矩电机直接驱动，提高传递效率，消除传动误差，减小机械振动，高精度增量式编码器直接连接在电机传动板上，保证转动系统转角的测量精度，转轴系统经过轻量化处理，保证刚度的同时，减轻系统的转动惯量，提高运行的安全系数。提高运行的安全系数。提高运行的安全系数。

【技术实现步骤摘要】
一种快速扫描X射线吸收精细结构谱学单色器高精度转轴系统


[0001]本专利技术属于同步辐射机械领域，具体涉及一种快速扫描X射线吸收精细结构谱学单色器高精度转轴系统。

技术介绍

[0002]快速扫描单色器转轴系统是运用在高能同步辐射光源中的X射线吸收谱线站，驱动晶体组件进行快速往复运动，达到快速往复改变布拉格角即衍射能量的目的，从而在短时间内完成一个吸收谱的采集并且实现快速重复采谱过程。
[0003]一种直驱多通道单色器，包括一个直驱电机，一个磁流体和一个晶体单色器；直驱电机的马达旋转轴与磁流体密封装置的大气端旋转轴连接，磁流体密封装置的真空端旋转轴和所述晶体单色器连接，驱动所述晶体单色器绕转轴转动；其中所述直驱电机和磁流体的旋转轴一致。
[0004]现有的单色器是旋转机构多采用伺服电机，电机和转轴之间多用联轴器连接，利用滚珠丝杠(齿轮，梯形丝杠)作为传递单元，这些结构的不足之处是，传动链比较长，传递元件之间存在传递误差和时间滞后，安装时必须保证各部件的轴线相互重合，否则容易产生扭转误差，同时，丝杠等传动元件，依靠滚珠在滚动槽内滚动来传递横向位移，存在回程差，传动误差大，摩擦磨损严重，长期运行后产生松动，这一系列问题，导致安装困难，整体精度低，影响单色器整体的动态性能。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种快速扫描X射线吸收精细结构谱学单色器高精度转轴系统，将快速扫描单色器的驱动方式由传统的机械传动改为由力矩电机直接驱动，提高传递效率，消除传动误差，减小机械振动，高精度增量式编码器直接与连接在电机传动板上，保证转动系统转角的测量精度，转轴经过轻量化处理，保证刚度的同时，减轻重量。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种快速扫描X射线吸收精细结构谱学单色器高精度转轴系统，包括轴承挡环、传动板、外置挡板、电机、第一支架、第二支架、轴承套、磁流体防护板、磁流体、转轴、腔体背板、电机套、内置挡板、轴承、轴承外圈挡环、压紧螺母，第一O型密封圈、第二O型密封圈、第三O型密封圈、第四O型密封圈；转轴两端设置圆形轴端，表面设置定位台阶，通过轴承定位台阶与四列背对背角接触轴承过盈配合，轴承与轴承套间隙配合，轴承套一端与轴承外圈挡环连接，轴承外圈挡环和轴承外圈紧密接触，轴承内圈和轴承挡环紧密接触，通过压紧螺母，挤压轴承挡环给轴承提供预紧力，轴承套另一端与腔体背板通过螺栓连接在一起，腔体背板与第一支架、第二支架连接，第一支架另一面通过端面定位台阶与电机套一端接，电机套与外置挡板连接，电机套内圈设置有定位台阶，通过内圈定位台阶与电机定子螺栓连接，
电机定子另一端与内置挡板连接，电机转子与传动板连接，传动板通过防松螺栓和定位销与转轴连接在一起；转轴位于大气侧一端用密封端盖密封，另一端接入真空腔内，磁流体与转轴接触面设置第一、第二O型密封圈密封，磁流体与轴承套接触面间也设置第二O型密封圈密封，轴承套在真空侧一端与磁流体防护板连接。
[0008]进一步地，所述转轴内部中空，内表面镀膜处理，一端和密封端盖连接，接触面设置第四O型密封圈，密封端盖中心设置定位孔，孔的中心与转轴中心一致；转轴另一端接入真空腔内，磁流体套装在转轴上，磁流体中心线和转轴中心线一致，接触间设置第一O型密封圈、第二O型密封圈，轴承，和磁流体接触面也设置第二O型密封圈，实现真空密封。
[0009]进一步地，所述轴承套与轴承间隙配合，旋转中心均与转轴一致，轴承套伸入真空侧端面和磁流体防护板连接，为磁流体提供辐射防护。
[0010]进一步地，所述传动板内端面与转轴的定位台阶连接，外端面设置定位台阶和电机转子通过螺栓连接，电机定子固定在电机套上，电机运行时，力矩通过传动板、转轴、磁流体传递到真空内部，实现大气到真空的力矩传递。
[0011]进一步地，所述传动板内端面与转轴的定位台阶连接，外侧根部设置环形凸台，增量式编码器码盘扣装在环形凸台上，两个读数头分别固定在外置挡板上，进行角度位置监测，实现角度位移实时监测的目的。
[0012]进一步地，所述转轴表面设置定位台阶，通过轴承定位台阶与四列背对背角接触轴承过盈配合，轴承与轴承套间隙配合，轴承套通过定位台阶和腔体背板连接，接触面设置第三O型密封圈，转轴和腔体背板旋转中心一致，实现从转轴到腔体背板的精度传递。
[0013]进一步地，所述转轴和传动板接触面设置有防松螺栓和定位销，轴承安装在转轴上，通过压紧螺母挤压内圈挡环，给轴承施加预紧力，实现防止松动的目的。
[0014]进一步地，所述传动板内端面和转轴连接，外侧端面和限位块连接，转轴工作时，传动板跟随转轴一起转动，在指定位置时，限位块接触限位开关，限位开关运行，进行一级限位，继续转动，限位块碰撞外置挡板进行二级限位，实现转动部件的多重安全保护。
[0015]进一步地，所述内置挡板的内端面和电机定子连接，外端面呈方形齿轮状，方形齿轮片和电机套螺栓连接，外置挡板内部设有凸台，凸台和内置挡板外侧方形齿轮端面交错配合，外置挡板和内置挡板存在间隙，当限位块撞击外置挡板时，冲击力直接作用在电机套上，避免对电机定子的冲击力，起到了保护电机的作用。
[0016]进一步地，所述电机的定子与电机套连接，定子外侧开有冷却水通道，电机套和轴承套间设置导热铜片，用于带走部分轴承转动产生的热量。
[0017]有益效果：
[0018]本专利技术在机械设计上设置多重定位结构，实现同轴度传递，保证整体旋转精度；直驱电机直接带动转轴部分进行大力矩转动，减小传递误差；磁流体件实现真空密封及防辐射保护；
[0019]大气到真空力矩传递，转动连接部位做防松处理；无氧铜片一端连接在电机套上，另一端连接在轴承套上，电机进行水冷的同时，带走部分轴承转动产生的热量；传动板上安装限位块，通过限位块接触限位开关，碰撞外置挡板，实现双重限位；内置挡板对电机定子定位，外置挡板承受限位块工作产生的冲击力，减小对电机定子的伤害，实现电机保护。
[0020]本专利技术的转轴及转动件均做轻量化处理，保证刚度的同时减轻转动惯量，力矩电
机直接驱动转轴部分进行转动，减小传递误差，提高传递效率；磁流体密封保证真空度的同时实现了从大气到真空的转动传递；机械结构上设置多重精度传递的定位机构，保证零度件的同轴度，提高传递精度，减小安装难度；转动连接部位，做防松处理，提高传递精度，增加使用寿命。
附图说明
[0021]图1为单色器高精度转轴系统；
[0022]图2为主轴系统大气侧与真空侧密封示意图；
[0023]图3为转轴的密封和防松示意图；
[0024]图4为电机冷却和机械限位示意图。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速扫描X射线吸收精细结构谱学单色器高精度转轴系统，其特征在于：包括轴承挡环(1)、传动板(2)、外置挡板(3)、电机(4)、第一支架(5)、第二支架(11)、轴承套(6)、磁流体防护板(7)、磁流体(8)、转轴(9)、腔体背板(10)、电机套(12)、内置挡板(13)、轴承(14)、轴承外圈挡环(15)、压紧螺母(16)，第一O型密封圈(17)、第二O型密封圈(18)、第三O型密封圈(19)、第四O型密封圈(20)、第五O型密封圈(25)；转轴(9)两端设置圆形轴端，表面设置定位台阶，通过轴承定位台阶与四列背对背角接触轴承(14)过盈配合，轴承(14)与轴承套(6)间隙配合，轴承套(6)一端与轴承外圈挡环(15)连接，轴承外圈挡环(15)和轴承(14)外圈紧密接触，，轴承(14)内圈和轴承挡环(1)紧密接触，通过压紧螺母(16)，挤压轴承挡环(1)给轴承提供预紧力，轴承套(6)另一端与腔体背板(10)通过螺栓连接在一起，腔体背板(10)与第一支架(5)螺纹连接、第一支架(5)和第二支架(11)焊接在一起，第一支架(5)另一面通过端面定位台阶与电机套(12)连接，电机套(12)与外置挡板(3)连接，电机套(12)内圈设置有定位台阶，通过内圈定位台阶与电机(4)定子螺栓连接，电机(4)定子另一端与内置挡板(13)连接，电机(4)定子外侧开有冷却水通道28，电机(4)转子与传动板(2)连接，传动板(2)通过防松螺栓(22)和定位销(23)与转轴(9)连接在一起；转轴(9)位于大气侧一端用密封端盖(24)密封，另一端接入真空腔内，磁流体(8)与转轴(9)接触间设置第一O型密封圈(17)、第三O型密封圈(19)，轴承套(8)和磁流体接触面也设置第二O型密封圈(18)，轴承套(6)在真空侧一端与磁流体防护板(7)连接。2.根据权利要求1所述的一种快速扫描X射线吸收精细结构谱学单色器高精度转轴系统，其特征在于：所述转轴(9)内部中空，内表面镀膜处理，一端和密封端盖(24)连接，接触面设置第五O型密封圈(25)，密封端盖(24)中心设置定位孔，孔的中心与转轴(9)中心一致；转轴(9)另一端接入真空腔内，磁流体(8)套装在转轴(9)上，磁流体(8)中心线和转轴(9)中心线一致，接触间设置第一O型密封圈(17)、第三O型密封圈(19)，轴承套(8)和磁流体接触面也设置第二O型密封圈(18)，实现真空密封。3.根据权利要求1所述的一种快速扫描X射线吸收精细结构谱学单色器高精度转轴系统，其特征在于：所述轴承套(6)与轴承(14)间隙配合，旋转中心均与转轴(9)一致，轴承套(8)伸入真空侧端面和磁流体防护板(7)连接，为磁流体(8)提供辐射防护。4.根据权利要求1所述的一种快速扫描X射线吸收精细结构谱...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁好，卢远舒，张云升，郑黎荣，杨扬，刘泽宽，张珊，申大山，李明，盛伟繁，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：