連體五維旋轉樣品驅動器的制作方法

本實用新型屬于超高真空設備的多維驅動領域，特別涉及一種五維驅動器。

背景技術：

超高真空技術目前已經是表面科學、半導體應用、高能粒子加速器、核聚變研究裝置和宇宙開發領域不可或缺的技術。應用超高真空技術，需要在超高真空系統中進行。

超高真空系統主要由真空腔體、真空泵、真空計、真空閥門、各種運動導入器、連接導管以及電氣控制系統構成。各種超高真空運動驅動器的使用，實現了對真空環境中的樣品進行操縱，同時使樣品及固定樣品的樣品架前段安裝的反光鏡或感光二極管等按照實驗者的意圖進行傳遞、擺動。

目前，市場上比較常見的驅動裝置的類型有一維直線驅動、一維旋轉驅動及二維驅動。在一維直線驅動中，比較常用的基礎驅動裝置有直線推動驅動器、螺旋式直線驅動器、微分頭直線驅動器、中空直線驅動器；在一維旋轉驅動中，比較常用的基礎驅動裝置有波紋管旋轉導入器、磁耦合旋轉導入器、差分抽旋轉導入器；在二維驅動裝置中，常用的有水平位移臺（XY驅動器）、磁耦合直線旋轉驅動器。很多超高真空實驗裝置，需要既可直線驅動又可旋轉驅動的運動形式，所以如何巧妙地結合直線驅動和旋轉是實現多維驅動的關鍵。

技術實現要素：

本實用新型的目的是解決現有技術中驅動器功能單一的技術問題，提供一種連體五維旋轉樣品驅動器。

本實用新型為實現上述目的所采用的技術方案是：連體五維旋轉樣品驅動器，其特征在于：包括X向轉動機構、X向移動機構、Y向轉動機構、Y向移動機構、Z向移動機構，以上五個機構相互連接，并分別連接樣品托盤組件。

所述X向轉動機構中，上法蘭盤的另一端與上法蘭壓板相連，上法蘭壓板上連接70磁耦合回轉導入器的一端，磁耦合回轉導入器的另一端與34磁耦合回轉導入器的一端相連，回轉軸的一端通過連接軸與磁耦合回轉導入器相連，回轉軸的另一端通過回轉連接軸與回轉軸承座的一端相連，回轉軸承座的另一端連接樣品托盤整體組件，位于焊接波紋管中的導向管套接于回轉軸外側，導向管的一端與上法蘭壓板相連。

所述70磁耦合回轉導入器通過螺釘與上法蘭壓板固定連接。

所述X向移動機構中，34磁耦合回轉導入器與微分頭直線驅動器A相連，焊接波紋管的兩端分別與下法蘭盤、上法蘭盤相連，焊接波紋管外套接固定板，固定板的間隙中配合滑動連接兩根導向桿，導向桿的兩端均與下法蘭盤連接，滾珠絲杠與固定板通過螺紋連接，滾珠絲杠的一端與把手連接，另一端與下法蘭盤相連。

所述下法蘭盤上通過螺釘固定連接側板共同構成底座。

所述Y向轉動機構中，位于回轉軸承座內部的齒條與回轉連接軸連接，回轉連接軸與回轉軸連接，齒輪A的兩側分別與齒條、齒輪B嚙合連接。

所述Y向移動機構中，滑動板通過滑軌與固定板相連，夾具A通過螺釘連接在固定板的上邊緣，夾具A上連接可驅動滑動板在固定板的滑軌上進行上下滑動的微分頭直線驅動器B。

所述Z向移動機構中，上法蘭盤通過滑軌與滑動板相連，夾具B通過螺釘連接在滑動板上，夾具B上連接可驅動滑動板在固定板的滑軌上進行前后滑動的微分頭直線驅動器C。

所述樣品托盤組件包括輔助導向壓板、支撐板、樣品托盤，支撐板通過輔助導向壓板與回轉軸承座固定連接，支撐板上連接樣品托盤。

本實用新型有別于以往單一的一維驅動器和簡單的二維角度驅動器，采用微分頭直線驅動器結合磁耦合直線導入器和一維直線驅動器，可實現被驅動件的軸向驅動或繞固定軸的角度擺動，從維度上講，利用了直線驅動與旋轉驅動的結合達到了五維的驅動，無論真空內外均對磁環境沒有嚴格要求，且驅動的精度高、操縱性好。本實用新型的具體有益效果如下：

（1）該裝置盡量將伸入真空內部的零件做小，以便節省真空內部的空間，減少抽真空所消耗的能量；

（2）微分頭直線驅動器A與34磁耦合回轉導入器共同組成螺旋直線驅動器，與真空腔體連接的法蘭是螺旋直線驅動器前端的法蘭，因真空內組件體積較小，故其可以根據實驗要求，選用更小的法蘭；

（3）螺旋直線驅動器所連接的后部驅動器選用的是微分頭直線驅動器，驅動的精度高、操縱性好，易于得出驅動距離與旋轉角度之間的函數關系，方便在實驗中進行角度調校，提高了實驗的可控性；

（4）導向桿充當了螺旋滾珠絲杠的導正裝置，提高了平推時的同軸度，同時也使得驅動距離與旋轉角度之間函數關系更為精確，有效降低了驅動誤差對實驗的干擾；

（5）利用螺旋直線驅動器將旋轉驅動變為直線驅動，可實現樣品托盤在X向的移動；利用微分頭直線驅動器可實現樣品托盤組件在Y向和Z向上的移動；利用磁耦合旋轉導入器可實現樣品托盤組件整體繞X向轉動；利用微分頭結合齒條齒輪等機構的傳動可實現樣品托盤繞Y向轉動，從而實現樣品托盤在五個維度上的改變；

（6）組件小巧，成本低廉，更換方便。

附圖說明

圖1是本實用新型連體五維旋轉樣品驅動器的整體結構示意圖。

圖2是本實用新型連體五維旋轉樣品驅動器的結構剖視圖。

圖中：1、微分頭直線驅動器A；2、34磁耦合回轉導入器；3、70磁耦合回轉導入器；4、焊接波紋管；5、上法蘭壓板；6、下法蘭盤；7、固定板；8、滑動板；9、上法蘭盤；10、把手；11、滾珠絲杠；12、導向桿；13、側板；14、回轉軸15、齒條；16、回轉軸承座；17、輔助導向壓板；18、支撐板；19、齒輪A；20、齒輪B；21、樣品托盤；22、夾具A；23、夾具B；24、導向管；25、回轉連接軸；26、微分頭直線驅動器B；27、微分頭直線驅動器C。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明，但本實用新型并不局限于具體實施例。

實施例

如圖1-圖2所示的連體五維旋轉樣品驅動器，包括X向轉動機構、X向移動機構、Y向轉動機構、Y向移動機構、Z向移動機構，以上五個機構相互連接，并分別連接樣品托盤組件。

所述X向轉動機構中，上法蘭盤9的另一端與上法蘭壓板5相連，上法蘭壓板5上連接70磁耦合回轉導入器3的一端通過螺釘固定連接在上法蘭壓板5上，70磁耦合回轉導入器3的另一端與34磁耦合回轉導入器2的一端相連，回轉軸14的一端通過連接軸與70磁耦合回轉導入器3相連，回轉軸14的另一端通過回轉連接軸25與回轉軸承座16的一端相連，回轉軸承座16的另一端連接樣品托盤整體組件，位于焊接波紋管4中的導向管24套接于回轉軸14外側，導向管24的一端與上法蘭壓板5相連。

所述X向移動機構中，34磁耦合回轉導入器2與微分頭直線驅動器A 1相連，焊接波紋管4的兩端分別與下法蘭盤6、上法蘭盤9相連，焊接波紋管4外套接固定板7，固定板7的間隙中配合滑動連接兩根導向桿12，導向桿12的兩端均與下法蘭盤6連接，滾珠絲杠11與固定板7通過螺紋連接，滾珠絲杠11的一端與把手10連接，另一端與下法蘭盤6相連，下法蘭盤6上通過螺釘固定連接側板13共同構成底座。

所述Y向轉動機構中，位于回轉軸承座16內部的齒條15與回轉連接軸25連接，回轉連接軸25與回轉軸14連接，齒輪A 19的兩側分別與齒條15、齒輪B 20嚙合連接。

所述Y向移動機構中，滑動板8通過滑軌與固定板7相連，夾具A 22通過螺釘連接在固定板7的上邊緣，夾具A 22上連接可驅動滑動板8在固定板7的滑軌上進行上下滑動的微分頭直線驅動器B 26。

所述Z向移動機構中，上法蘭盤9通過滑軌與滑動板8相連，夾具B 23通過螺釘連接在滑動板8上，夾具B 23上連接可驅動滑動板8在固定板7的滑軌上進行前后滑動的微分頭直線驅動器C 27。

所述樣品托盤組件包括輔助導向壓板17、支撐板18、樣品托盤21，支撐板18通過輔助導向壓板17與回轉軸承座16固定連接，支撐板18上連接樣品托盤21。

實驗時，旋轉70磁耦合回轉導入器3帶動回轉軸14及回轉軸承座16另一端連接的樣品托盤組件繞X向轉動；通過旋轉右端的微分頭直線驅動器A 1頂動70磁耦合回轉導入器3中的連接軸帶動回轉軸14沿X向左右移動，同時，擰動把手10使滾珠絲杠11轉動，壓縮焊接波紋管4驅動固定板7及與其連接的回轉軸承座16和樣品托盤組件沿X向左右移動；回轉軸14推動齒條15移動，齒條15帶動齒輪A 19轉動，齒輪A 19又帶動齒輪B 20轉動，從而驅動固定在齒輪B 20上的樣品托盤21繞Y向轉動；調節夾具A 22上的微分頭直線驅動器B 26可以驅動滑動板8在固定板7的滑軌上進行上下滑動，實現了驅動器在Y向的驅動；調節夾具B 23上的微分頭直線驅動器C 27可以驅動滑動板8在固定板7的滑軌上進行前后滑動，實現了驅動器在Z向的驅動；以上各動作相互結合，最終實現了樣品托盤在五維的改變。

以上內容是結合優選技術方案對本實用新型所做的進一步詳細說明，不能認定實用新型的具體實施僅限于這些說明。對本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型的構思的前提下，還可以做出簡單的推演及替換，都應當視為本實用新型的保護范圍。