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一种随工件运动的在位动态监控膜厚的真空光学镀膜机实施方式

2022/07/1598 作者:佚名
导读:图1该实施例的真空光学镀膜机的主要结构示意图。如图1所示,真空光学镀膜机,包括炉体、转轴、工件转架5、转轴驱动机构、晶振探头6和膜厚控制仪主机73。炉体由炉壁3、炉体底盘2和炉体顶板7组成,炉体下方由炉体支架1支撑,炉壁3上设有与真空机组相连的抽气口4,以便在镀膜时将炉体内抽成真空。转轴竖向安装在炉体中部,由从下向上依次相连的下传动轴21、向上传动连接件37、万向联轴器11、上延伸转轴9和上传动轴

图1该实施例的真空光学镀膜机的主要结构示意图。如图1所示,真空光学镀膜机,包括炉体、转轴、工件转架5、转轴驱动机构、晶振探头6和膜厚控制仪主机73。炉体由炉壁3、炉体底盘2和炉体顶板7组成,炉体下方由炉体支架1支撑,炉壁3上设有与真空机组相连的抽气口4,以便在镀膜时将炉体内抽成真空。转轴竖向安装在炉体中部,由从下向上依次相连的下传动轴21、向上传动连接件37、万向联轴器11、上延伸转轴9和上传动轴52组成,位于转轴上部的上传动轴52的上端穿出炉体顶板7并密封安装在炉体顶板7上,位于转轴下部的下传动轴21的下端穿出炉体底盘2并密封安装在炉体底盘2上。膜厚控制仪主机73位于炉体顶板7上方安装在上传动轴52的上端,工件转架5安装在下传动轴21上位于炉体内部,待镀膜的工件装挂在工件转架5的侧面上,工件镀面朝向炉壁3,接受炉体内侧面飞来的镀料沉积。晶振探头6固定在工件转架5的侧面,晶振探头6的晶振片表面与工件的镀面需处于同一平面上。上传动轴52和下传动轴21内部均为中空的腔体,晶振探头6的电导线和信号线8从上传动轴52内部的中空的腔体中密封地穿出炉体与膜厚控制仪主机73相连。10为磁控溅射靶(在其他实施例中还可以选择立式布局的坩堝作为镀料蒸发源),它一般安装在炉体内部靠近炉壁3处,用于向炉中轴方向定向溅射靶材,以便在待镀工件表面沉积镀层。12为晶振探头6的进水管路和回水管路。转轴驱动机构位于炉体下方,由电机14和同步轮传动机构组成,电机14安装在炉体支架1上,它通过同步轮传动机构驱动下传动轴21转动,13为同步轮传动机构的同步轮带。

图2主要为图1中A部分的放大图,21为下传动轴,26为下传动轴座,下传动轴21通过下传动轴座26可转动的密封安装在炉体底盘2上。下传动轴座26呈两端开口的筒状,套装在下传动轴21上,外壁上具有径向向外延伸的环形凸缘,并通过该环形凸缘与炉体底盘2中部开孔的边缘通过真空密封圈29、螺钉密封固定。下传动轴座26内壁靠近其上端开口处具有一环形凸缘,该环形凸缘上具有一推力轴承34,推力轴承34由下传动轴21外壁上的一凸出结构压装其下方的在所述环形凸缘上。下传动轴座26内部环形凸缘的下方从上至下依次设置有垫圈33、动密封32、下传动隔圈31、深沟球轴承30、支承套筒28、深沟球轴承27、下传动隔圈25、动密封24,并在下传动轴座26的下端开口处通过螺钉装上下传动轴座压盖23将上述各部件压紧在下传动轴座26的内腔中。上述轴承、动密封在保证下传动轴21与下传动轴座26之间实现真空密封的同时还能实现轻巧灵活地转动。

同步轮传动机构包括安装在下传动轴21上的同步轮22、安装在电机14的输出端的转轴轮(未画出)和缠绕在同步轮22和所述转轴轮上的同步轮带13,同步轮带13和同步轮22及所述转轴轮通过精密的齿牙和齿槽结构啮合,传动平稳且具有防震功效。

晶振探头6的冷却水回路组成结构如下:下传动轴21内部的中空的腔体靠近其上端面的一段直径增大,为扩大腔。向上传动连接件37的底面通过真空密封圈36密封地固定在下传动轴21的上端面上,上端与可伸缩的万向联轴器11相连,把下传动轴21的转动向上延伸转轴9传递。可伸缩的万向联轴器11可自动调节适应上、下传动轴52、21的对中偏差。下传动轴21上端面的边缘与工件转架5的底盘35固定安装。向上传动连接件37的底面具有伸入所述扩大腔的分隔环,下传动轴21内部的中空的腔体中设置有一根进水管18,进水管18外壁与下传动轴21内部的中空的腔体的内壁之间形成环形回水道20,进水管18内部形成进水道19,进水管18的上端伸入所述分隔环内部,如图3所示,其外壁与所述分隔环的内壁之间通过由从上至下依次套装在下传动轴21上的压垫42、动密封43、传动隔圈44、深沟球轴承45、传动隔圈46、动密封47、压垫48组成的动密封结构相连,该动密封结构上端由位于所述分隔环内壁上的环形凸缘、下端由安装在所述分隔环开口端内壁的压紧塞49压紧在所述分隔环内部,使在所述分隔环内部形成进水腔41,并在所述扩大腔与所述分隔环之间形成回水腔50,向上传动连接件37上还开有分别与所述进水腔41和所述回水腔50连通的两个通道40、38,并通过这两个通道40、38分别与晶振探头6的进水管路和回水管路12相连,进水管18的下端及下传动轴21内部的中空的腔体的下端口与旋转接头17相连。下传动轴21内部的中空的腔体的下端口即环形回水道20的出口套连着旋转接头17,使旋转接头17的该部分随下传动轴21转动,并通过旋转接头17与外部供回水系统的不动的冷却水出水嘴16侧接,进水管18伸入旋转接头17内部,通过旋转接头17与由下方与旋转接头17相连的外部供回水系统的弯头进水嘴15相连通。

如图4所示,上传动轴52通过上传动轴座53安装在炉体顶板7上。上传动轴52呈两端开口的筒状,上端筒口部位具有水平的外翻边,上延伸转轴9焊接在通过螺钉与上传动轴52底面固定连接的端板51上,端板51上开口孔,晶振探头6的电导线和信号线8由该孔进入上传动轴52内部中空的腔体中。

上传动轴座53也呈筒状,筒底中部具有开孔,上传动轴52安装在上传动轴座53内部,下端从上传动轴座53筒底的开孔中穿出,上传动轴座53上端开口处也具有水平的外翻边,上传动轴座53通过该外翻边与炉体顶板7中部开孔的边缘通过真空密封圈59密封固定,上传动轴座53的内壁与上传动轴52的外壁之间从下至上依次叠装有深沟球轴承54、传动隔圈55、动密封56、传动隔圈57、深沟球轴承58,这些部件下端支承在上传动轴座53的筒底上,上端内、外两侧分别由位于上传动轴52外壁上的环形外凸结构和安装在上传动轴座53上端开口处的轴承压圈60压紧。上传动轴座53的筒底设有与上传动轴座53的内壁相邻的一圈凸起,深沟球轴承58支承在该圈凸起上,以便使深沟球轴承58的内侧悬空,避免在转动时与上传动轴座53的筒底摩擦。

上传动轴端压盖69通过真空密封圈68与上传动轴52的上端面上端开口的边缘法兰连接,晶振探头引线座70密封安装在上传动轴端压盖69的中部,晶振探头引线座70是膜厚控制仪主机73的专备品,具密封功能,晶振探头6的电导线和信号线8由炉体内通过该座引出炉外,与膜厚控制仪主机73的探头电线与信号线端子74相连。

接电铜环绝缘座61通过固定螺杆72安装在上传动轴52上端筒口部位的外翻边上。固定螺杆72较长,上端穿出接电铜环绝缘座61,与位于接电铜环绝缘座61上方的水平设置的仪器固定板71相连,SQC310膜厚控制仪主机73固定在仪器固定板71上。3个彼此绝缘绕上传动轴52同心设置的铜环62水平地安装在接电铜环绝缘座61上,3个碳刷66与铜环62一一相对地设置在铜环62上方,在其后端弹簧67的弹力作用下前端抵在铜环62上,3个碳刷66分别与外电地线64和电源线65相连,弹簧67和碳刷66嵌装在碳刷绝缘座63的底面上。保护罩76固定在炉体顶板7上,碳刷绝缘座63固定在保护罩76上,将铜环62和碳刷66罩住。保护罩76顶部具有开孔,固定螺杆72从该开孔中穿出。3个铜环引线端子77设置在接电铜环绝缘座61内,上端与3个铜环62一一对应相连,下端引出导线与膜厚控制仪主机73的电源端75相连,使膜厚控制仪主机73的电源端通过铜环62、碳刷66与外电直接相连,省去电池结构,可长时间连续工作。由于上述各部件随上传动轴52转动,所以各部件之间是相对静止的,不存在线路缠绕的问题。另外,显然这里铜环和碳刷的位置也可以互换。

膜厚控制仪主机73上装有WiFi无线传输模块,把主机监测到的数据实时的发送到炉旁的计算机中。

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