【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及超高真空，精密位移與對真空室內光學元件關鍵特征的實時監測，更具體涉及一種大行程超高真空用外驅動機構。
技術介紹
1、在同步加速器，自由電子激光及各種光束線裝置中，經常要在超高真空內的某一位置五維或六維精密定位一個探頭、樣品、小孔、光學鏡或狹縫。在裝置運行過程中此被定位物體必須大行程地撤出工作位置。需要時，又要精密復位到工作位置。此過程因為工作需要會不斷重復。比如，自由電子激光裝置振蕩器中的pop?in(彈入式)探頭，參閱圖1，探頭是一個三角形的電子束軌跡位置標定器件，上面有用于標定電子軌跡的小孔及顯示電子位置的釔鋁石榴石晶體靶(yag?crystal)；為了精密標定電子束軌跡，探頭小孔中心線必須被安裝調節到與自由電子激光振蕩器理論激光光軸同心，其線性位置誤差在以內，角度誤差小于5mrad；探頭驅動機構在安裝過程中必須有五維調節功能(沿光軸方向的位置調節不需要)；當完成電子軌跡中心線標定后，探頭運動60mm撤出振蕩器光路。在以后的運行過程中需要重新標定電子軌跡時，探頭必須精確返回理論標定位置。因此驅動機構在安裝時必須能五維調節方位，還必須在大行程運動并返回后有超高的重復精度要求；同時，內部器件在超高真空室中，關鍵特征的位置參數難以直接測量。需要在真空室外設置有與真空室內器件關鍵特征固定關聯并可測量的多個靶標。本驅動機構能準確實施探頭所需要的精密安裝定位與驅動及重復定位功能。
2、專利公開號為cn?209216588?u的專利文獻公開了一種超高真空用大行程精密壓電位移臺，包括位移臺基座和與位移臺基座相對位移
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題在于：
2、1.如何避免驅動機構對超高真空的污染；
3、2.有能力5維調節被驅動件的實際位置并滿足對關鍵元素的精密定位要求；
4、3.能使被驅動件大行程撤出工作位置，又能高精度返回到原有工作位置；
5、4.隨時通過測量外部靶標位置準確確認真空室內探頭關鍵特征的準確方位；
6、5.驅動機構的小巧化，便于直接安裝在真空室上。
7、本專利技術是通過以下技術手段實現解決上述技術問題的：一種超高真空用外驅動機構，包括真空室組件、靶標球、固定于真空室組件法蘭上的固定底板以及通過調節組件連接在真空室組件外的驅動組件，所述驅動組件的輸出端連接有被驅動件，所述被驅動件能夠伸入所述真空室組件內，所述驅動組件能夠通過焊接波紋管與真空室組件耦合，避免驅動機構對超高真空的污染，柔性實現對被驅動件的沿波紋管軸向的長程驅動和五維安裝調節的精密靈活驅動；所述調節接組件包括垂直調節螺釘組和橫向水平調節組；所述垂直調節螺釘組能夠驅動組件z方向位移、繞x軸轉動；所述橫向水平調節組能夠驅動驅動組件相對真空室組件的x方向移動和繞y軸、z軸轉動；所述驅動組件用于被驅動件撤出工作位置或返回至工作位置；所述靶標球固定在驅動組件上且位于真空室外，通過測量靶球中心位置可獲得真空室組件連接的探頭關鍵特征的方位；所述驅動機構所述驅動機構的安裝在真空室組件刀口法蘭上。
8、作為優選的技術方案，所述調節組件包括垂直調節螺釘組和橫向水平調節組，所述垂直調節螺釘組包括設于固定底板底部的兩個細牙調節螺釘和頂部的彈性柱塞螺釘，所述彈性柱塞螺釘用于驅動驅動組件上的調節底板與底部兩個細牙調節螺釘緊密接觸，所述垂直調節螺釘組用于驅動驅動組件的z向平移和繞x軸轉動。
9、作為優選的技術方案，所述橫向水平調節組包括三個螺栓調節組件，所述螺栓調節組件包括凹形錐面墊片、調節螺紋套、鎖緊螺母、矩形螺旋彈簧、壓緊螺釘，所述凹形錐面墊片能夠與固定底板浮動平面接觸；所述調節螺紋套的端部球面抵緊凹形錐面墊片的錐面；所述調節螺紋套旋入驅動組件的調節底板的螺孔內；所述調節螺紋套外旋合于鎖緊螺母；所述壓緊螺釘穿過矩形螺旋彈簧，調節螺紋套、凹形錐面墊片旋入固定底板的螺孔內；此處矩形螺旋彈簧的壓緊量是在安裝時調節，其彈力保證驅動組件不因重力而傾覆，又允許垂直調節螺釘組對證驅動組件的安裝調節；三個所述螺栓調節組件呈三角形設置，調節相應螺栓調節組件，可以實現與調節底板連接的驅動組件相對固定底板組件的二維轉動和一維平動調節。
10、調節壓緊螺釘旋入量，通過矩形螺旋彈簧可以調節壓緊力保證驅動組件在重力作用下仍然能穩固地固定于真空室上，同時由于彈性存在又能允許垂直調節螺釘組對驅動組件的z向或繞x軸轉動調節。
11、作為優選的技術方案，所述驅動組件的輸出端通過傳動軸與被驅動件相連，所述固定底板通過螺栓連接將刀口法蘭壓緊在真空室組件的密封銅墊上以實現真空密封；所述刀口法蘭與波紋管一端密封焊接，所述波紋管另一端與傳動軸的末端密封焊接；波紋管作為一個柔性耦合連接件既保證真空室的真空密封又允許被驅動件被安裝調節到工作位置、長行程撤出工作位置和復位的靈活性。
12、作為優選的技術方案，所述驅動組件包括調節底板、位移平臺底座、精密位移平臺、聯軸器、步進馬達、移動板、傳動軸、刀口法蘭、波紋管；所述位移平臺底座用螺釘固定安裝于調節底板上，所述精密位移平臺安裝于位移平臺底座上，所述精密位移平臺的兩個移動滑塊固定連接有位移板，所述位移板通過傳動軸與被驅動件相連，所述步進馬達安裝于精密位移平臺的末端，所述步進馬達的輸出軸通過聯軸器與精密位移平臺的絲杠輸入軸傳動連接；當步進馬達轉動時，精密位移平臺的驅動絲杠驅動兩個滑塊作平移運動，從而帶動位移板，連接軸及被驅動件作平移運動。
13、作為優選的技術方案，所述驅動機構還包括雷尼紹光柵尺組件、行程開關組件、控制器；所述控制器與精密位移平臺、絕對光柵尺組件、行程開關組件均為電性或通信連接；此驅動機構的運動直線性可根據需要選擇精密驅動平臺的精度等級滿足；此驅動機構的運動步長可根據需要通過選擇精密驅動平臺的驅動絲杠螺距、步進馬達及馬達驅動器微分驅動微步數滿足；此驅動機構的重復定位精度可根據需要選擇適當的精密驅動平臺精度等級及合適光柵尺組件精度等級確定。
14、作為優選的技術方案，所述絕對光柵尺組件包括光柵尺讀數頭和光柵尺，所述光柵尺讀數頭固定連接在位移平臺底座上，所述光柵尺固定連接在位移板；當位移板帶動光柵尺運動時，光柵尺讀數頭掃描光柵尺精確讀出位移量。根據閉環控制的特征光柵的精度代表驅動機構的重復定位精度。
15、作為優選的技術方案，所述行程開關組件包括行程開關撥片、行程開關，所述行程開關撥片固定連接在位移板上，兩個所述本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種超高真空用外驅動機構，其特征在于，包括真空室組件(1)、靶標球(7)、固定于真空室組件(1)法蘭上的固定底板(2)以及通過調節組件連接在真空室組件(1)外的驅動組件(5)，所述驅動組件(5)的輸出端連接有被驅動件，所述被驅動件能夠伸入所述真空室組件(1)內，所述驅動組件(5)能夠通過焊接波紋管(509)與真空室組件(1)耦合；所述調節接組件包括垂直調節螺釘組(3)和橫向水平調節組(4)；所述垂直調節螺釘組(3)能夠驅動組件(5)Z方向位移、繞X軸轉動；所述橫向水平調節組(4)能夠驅動驅動組件(5)相對真空室組件(1)的X方向移動和繞Y軸、Z軸轉動；所述驅動組件(5)用于被驅動件撤出工作位置或返回至工作位置；所述靶標球(7)固定在驅動組件(5)上且位于真空室外，測量靶標球(7)中心位置能夠得到被驅動件的位置；所述驅動組件(5)安裝在真空室組件(1)的安裝法蘭(12)上。
2.根據權利要求1所述的一種超高真空用外驅動機構，其特征在于，所述調節組件包括垂直調節螺釘組(3)和橫向水平調節組(4)，所述垂直調節螺釘組(3)包括設于固定底板(2)底部的兩個細牙調節螺釘(3
3.根據權利要求1所述的一種超高真空用外驅動機構，其特征在于，所述橫向水平調節組(4)包括三個螺栓調節組件，所述螺栓調節組件包括凹形錐面墊片(41)、調節螺紋套(42)、鎖緊螺母(43)、矩形螺旋彈簧(44)、壓緊螺釘(45)，所述凹形錐面墊片(41)能夠與固定底板(2)浮動平面接觸；所述調節螺紋套(42)的端部球面抵緊凹形錐面墊片(41)的錐面；所述調節螺紋套(42)旋入驅動組件(5)的調節底板(501)的螺孔內；所述調節螺紋套(42)外旋合于鎖緊螺母(43)；所述壓緊螺釘(45)穿過矩形螺旋彈簧(44)，調節螺紋套(42)、凹形錐面墊片(41)旋入固定底板(2)的螺孔內。
4.根據權利要求1所述的一種超高真空用外驅動機構，其特征在于，所述驅動組件(5)的輸出端通過傳動軸(507)與被驅動件相連，所述固定底板(2)通過螺栓連接將刀口法蘭(508)壓緊在真空室組件(1)的密封銅墊(13)上。
5.根據權利要求1所述的一種超高真空用外驅動機構，其特征在于，所述驅動組件(5)包括調節底板(501)、位移平臺底座(502)、精密位移平臺(503)、聯軸器(504)、步進馬達(505)、位移板(506)、傳動軸(507)、刀口法蘭(508)、焊接波紋管(509)；所述位移平臺底座(502)用螺釘固定安裝于調節底板(501)上，所述精密位移平臺(503)安裝于位移平臺底座(502)上，所述精密位移平臺(503)的兩個移動滑塊固定連接有位移板(506)，所述位移板(506)通過傳動軸(507)與被驅動件相連，所述步進馬達(505)安裝于精密位移平臺(503)的末端，所述步進馬達(505)的輸出軸通過聯軸器(504)與精密位移平臺(503)的絲杠輸入軸傳動連接，所述刀口法蘭(508)與焊接波紋管(509)一端密封焊接，所述焊接波紋管(509)另一端與傳動軸(507)的末端密封焊接。
6.根據權利要求5所述的一種超高真空用外驅動機構，其特征在于，所述驅動組件(5)還包括雷尼紹光柵尺組件、行程開關組件、控制器；所述控制器與精密位移平臺(503)、絕對光柵尺組件、行程開關組件均為電性或通信連接。
7.根據權利要求6所述的一種超高真空用外驅動機構，其特征在于，所述絕對光柵尺組件包括光柵尺讀數頭(513)和光柵尺(514)，所述光柵尺讀數頭(513)固定連接在位移平臺底座(502)上，所述光柵尺(514)固定連接在位移板(506)。
8.根據權利要求6所述的一種超高真空用外驅動機構，其特征在于，所述行程開關組件包括行程開關撥片(510)、行程開關(511)，所述行程開關撥片(510)固定連接在位移板(506)上，兩個所述行程開關(511)固定連接在位移平臺底座(502)上。
9.根據權利要求5所述的一種超高真空用外驅動機構，其特征在于，所述位移板(506)還能夠形成驅動組件(5)的運動硬止擋。
10.根據權利要求5所述的一種超高真空用外驅動機構，其特征在于，所述位移板(506)上設有與靶標球(7)相適配的靶球座(512)。
...【技術特征摘要】
1.一種超高真空用外驅動機構，其特征在于，包括真空室組件(1)、靶標球(7)、固定于真空室組件(1)法蘭上的固定底板(2)以及通過調節組件連接在真空室組件(1)外的驅動組件(5)，所述驅動組件(5)的輸出端連接有被驅動件，所述被驅動件能夠伸入所述真空室組件(1)內，所述驅動組件(5)能夠通過焊接波紋管(509)與真空室組件(1)耦合；所述調節接組件包括垂直調節螺釘組(3)和橫向水平調節組(4)；所述垂直調節螺釘組(3)能夠驅動組件(5)z方向位移、繞x軸轉動；所述橫向水平調節組(4)能夠驅動驅動組件(5)相對真空室組件(1)的x方向移動和繞y軸、z軸轉動；所述驅動組件(5)用于被驅動件撤出工作位置或返回至工作位置；所述靶標球(7)固定在驅動組件(5)上且位于真空室外，測量靶標球(7)中心位置能夠得到被驅動件的位置；所述驅動組件(5)安裝在真空室組件(1)的安裝法蘭(12)上。
2.根據權利要求1所述的一種超高真空用外驅動機構，其特征在于，所述調節組件包括垂直調節螺釘組(3)和橫向水平調節組(4)，所述垂直調節螺釘組(3)包括設于固定底板(2)底部的兩個細牙調節螺釘(32)、頂部的彈性柱塞螺釘(31)和螺釘鎖緊螺母(33)，所述彈性柱塞螺釘(31)用于驅動驅動組件(5)上的調節底板(501)與底部兩個細牙調節螺釘(32)緊密接觸，所述垂直調節螺釘組(3)用于驅動驅動組件(5)的z向平移和繞x軸轉動。
3.根據權利要求1所述的一種超高真空用外驅動機構，其特征在于，所述橫向水平調節組(4)包括三個螺栓調節組件，所述螺栓調節組件包括凹形錐面墊片(41)、調節螺紋套(42)、鎖緊螺母(43)、矩形螺旋彈簧(44)、壓緊螺釘(45)，所述凹形錐面墊片(41)能夠與固定底板(2)浮動平面接觸；所述調節螺紋套(42)的端部球面抵緊凹形錐面墊片(41)的錐面；所述調節螺紋套(42)旋入驅動組件(5)的調節底板(501)的螺孔內；所述調節螺紋套(42)外旋合于鎖緊螺母(43)；所述壓緊螺釘(45)穿過矩形螺旋彈簧(44)，調節螺紋套(42)、凹形錐面墊片(41)旋入固定底板(2)的螺孔內。
4.根據權利要求1所述的一種超高真空用外驅動機構，其特征在于，所述驅動組件(5)的輸出端通過傳動軸...
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