[发明专利]一种应用于辐射环境下的四自由度平台

说明书

本发明公开了一种应用于辐射环境下的四自由度平台，涉及防辐射领域；包括X轴位移轴，Y轴位移轴，Z轴位移轴，R轴旋转机构以及自适应夹持机构。X轴位移轴，Y轴位移轴和Z轴位移轴构采用全密闭式结构，端部及侧面分别固定安装有步进电机和LVDT，其中LVDT的测杆跟随移动滑块移动，从而测量各位移轴移动滑块的实际坐标参数，并通过控制器与步进电机形成位置的闭环控制。R轴旋转机构的前端固定连接自适应夹持机构；自适应夹持机构与R轴旋转机构的输出轴通过联轴器进行连接，在步进电机驱动下自适应夹持机构进行周向旋转运动。本发明耐辐照能力更强，在精度及多适应性方面均达到要求，可适应于不同外形、不同尺寸规格工件的夹持，且夹持力矩可调。

技术领域

本发明涉及防辐射领域，具体是一种应用于辐射环境下的四自由度平台。

背景技术

目前，现有设备在对工件进行装卡并进行定点的高精度移动操作时，普遍采用光栅尺配合电机做位置的闭环控制，如图1所示，利用普通的光电开关做起始点限位，在存在电离辐射的环境下，光栅尺及光电开关比较容易损坏，从而影响设备的正常运行。

且现有设备针对不同尺寸规格的工件需准备多种规格的装卡工装，这样造成成本的增加，工作效率下降。

发明内容

本发明针对上述问题，设计了一种通用的可自适应不同规格尺寸工件的装卡机构，且选用LVDT(差动变压位移传感器)替代光栅尺配合电机做闭环控制，利用机械式限位开关替代光电开关进行行程限位从而减少设备电子元器件数量，增加其抗辐照能力，具体是一种应用于辐射环境下的四自由度平台。

所述的四自由度平台包括：X轴位移轴，Y轴位移轴，Z轴位移轴，R轴旋转机构以及自适应夹持机构。

所述的X轴位移轴，Y轴位移轴和Z轴位移轴结构相同，分别位于不同的水平层上，是三个直线位移轴；X轴位移轴位于最下方，通过移动滑块垂直连接Y轴位移轴；Y轴位移轴通过移动滑块连接Z轴位移轴；同时Z轴位移轴通过滑块固定连接R轴旋转机构；R轴旋转机构跟随Z向滑块在垂直方向上进行移动。

X轴位移轴，Y轴位移轴和Z轴位移轴构采用全密闭式结构，端部及侧面分别固定安装有步进电机和LVDT，其中LVDT的测杆跟随移动滑块移动，从而测量各位移轴移动滑块的实际坐标参数，并通过控制器与步进电机形成位置的闭环控制。

每个步进电机驱动各自的直线位移轴，通过精密丝杠传动使移动滑块沿交叉滚子导轨进行直线运动；各向直线位移轴内行程开始及结束位置均安装有限位开关，起到行程限位保护的作用。

R轴旋转机构的前端固定连接自适应夹持机构；自适应夹持机构与R轴旋转机构的输出轴通过联轴器进行连接，在步进电机驱动下自适应夹持机构进行周向旋转运动。

自适应夹持机构包括气动夹持装置，进/排气管路和夹持手指；气动夹持装置由压缩气体进行驱动，压缩气体通过进/排气管路进入到气动夹持装置内部，驱动内部活塞杆运动，最终使夹持手指开启或闭合，完成对被夹持工件的松开或夹持功能。

同时，在R轴旋转机构的前面板固定安装原点开关及限位开关，对自适应夹持机构的旋转角度进行限位。

本发明的优点及其有益效果在于：

1)、一种应用于辐射环境下的四自由度平台，采用LVDT实现对各位移轴的位置坐标监测，相比于现有的光栅尺结构更为简单，且无光敏元件、电子芯片等元件，耐辐照能力更强。

2)、一种应用于辐射环境下的四自由度平台，相比于传统的位移台，该设备X向、Y向、Z向直线位移轴及R向旋转轴均采用全密闭式结构，可防止辐射粉尘的沾染，便于清理。

3)、一种应用于辐射环境下的四自由度平台，三个直线位移轴及R轴旋转机构的限位开关均采用纯机械式限位开关，相比于光电开关，其耐辐照能力更强，且各位移轴及旋转轴均采用步进电机做为驱动，其耐辐照能力更优与伺服电机。