CN104694880B - 精密真空微球拨动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种精密真空微球拨动装置，所述装置包括真空机械手、真空接口法兰、接地导线、微球盘、步进电机、步进电机支撑及角度调节平台、连接头。真空机械手含有导电刷、真空万向密封球头、机械手柄。所述装置中，真空机械手与真空接口法兰连接，真空接口法兰固定在真空镀膜设备上。通过操作机械手驱动机械手末端的导电刷拨动微球盘内的微球；也可将导电刷预先固定在微球盘内，再通过步进电机驱动微球盘转动来拨动微球。接地导电刷可将微球上的静电导入大地，避免微球静电粘连，进一步保证微球的有效运动，从而实现对微球表面进行均匀涂层处理。本发明结构简单，安装操作方便，能够有效提高微球表面涂层质量。

Description

精密真空微球拨动装置

技术领域

本发明属于涂层制备领域，具体涉及一种精密真空微球拨动装置。

背景技术

在科学研究或工业生产中，特别是惯性约束聚变研究中，需要在各种微球（直径为亚微米或毫米级）表面均匀涂镀不同材料的涂层，并对相应涂层的表面质量有非常高的要求。而在对微球进行表面涂层过程中，常常出现微球的相互粘连，以及微球与容器壁间的粘连导致的运动不畅，严重影响涂层质量。名称为《微球涂覆震荡装置》的中国专利（专利号为ZL200720078394.8）公开了一种平底盘的振动装置，名称为《微球三维滚动涂覆装置》的中国专利（专利号为ZL200720079311.7）公开了一种种微球滚动装置，上述两个装置虽然也能完成对微球外表面涂覆膜层的功能，但都仍然难以避免在镀膜过程中微球之间的粘连，这就需要多次取出微球进行拨动分离，这一过程必然造成镀层表面的污染，不仅涂层质量不高，而且大大的延长了镀膜周。

发明内容

为了解决微球涂镀过程中微球之间的粘连与碰撞，微球与容器壁的粘连，以及微球运动不畅的问题，本发明提供一种精密真空微球拨动装置。本发明的精密真空微球拨动装置可对微球表面均匀涂层，并有效降低涂层表面粗糙度，提高微球膜层质量。

本发明技术方案如下

本发明的精密真空微球拨动装置，其特点是，所述装置包括接地板、真空机械手、真空接口法兰、接地导线、微球盘、步进电机、步进电机支撑及角度调节平台、连接头。其中，所述的真空机械手含有导电刷、真空万向密封球头、机械手柄，所述的步进电机支撑及角度调节平台上设置有开口圆环。其连接关系是，所述的真空机械手中的机械手柄与真空万向密封球头连接，真空万向密封球头与真空接口法兰连接，真空接口法兰通过紧固螺钉固定外接在真空镀膜设备上。所述的导电刷与真空机械手末端紧固连接。所述的接地导线一端通过紧固螺钉与机械手柄连接，另一端通过接地板与大地连接。所述的步进电机安装在步进电机支撑及角度调节平台上的开口圆环中。步进电机的转轴通过连接头与微球盘连接。所述的步进电机的转轴与水平面之间设置有夹角。

所述的步进电机的转轴与水平面之间的夹角的范围为45^o-90^o。

所述的导电刷的材料采用碳纤维、金属丝、动物毛发中的一种。

本发明中，步进电机作为微球转动主体的动力源，通过连接头与微球盘连接，并带动微球盘转动，微球盘中的微球随之转动。步进电机转轴与水平面间的夹角可以调节，调节范围45^o-90^o，具体角度根据微球尺寸和微球材料选择，以实现微球的有效转动。当微球盘内微球出现相互粘连，或粘连于微球盘壁，以及虽未粘连但因静电作用而运动不畅的情况下，可先关闭步进电机电源和涂层沉积电源，然后摆动机械手柄以万向密封球头为支点带动真空机械手整体在真空腔内运动，同时滑动机械手柄带动导电刷在直线方向运动，并旋转机械手柄带动导电刷以机械手轴线为轴进行旋转，三种运动最终将导电刷毛面定位于微球盘内。然后在手动模式下操作步进电机往复低速转动，通过微球与导电刷的相对运动来实现微球的拨动。也可以在微球盘停转的情况下手动旋转和摆动机械手柄，带动导电刷在微球盘内小幅度运动，从而对微球进行拨动。在拨动的过程中，与机械手柄及接地板良好接触的接地导线可以将微球上的静电有效导入大地，从而避免因静电导致的微球运动不畅的问题。

本发明结构简单，使用方便，不仅可以解决微球在镀制过程中由于静电等原因所致的相互粘连，以及微球与容器壁的粘连，并且可以在不暴露大气的情况下对粘连的微球进行拨动、分离，避免了从真空腔中取出再拨动的操作对微球表面的污染，能够有效降低微球表面涂层的粗糙度，提高镀层质量和镀膜效率。

附图说明

图1为本发明的精密真空微球拨动装置的结构示意图；

图中，1.接地板 2.真空万向密封球头 3.机械手柄 4.开口圆环 5.接地导线6.真空接口法兰 7.微球盘 8.连接头 9.步进电机 10.步进电机支撑及角度调节平台11.导电刷。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

图1为本发明的精密真空微球拨动装置的结构示意图，图1中，本发明的精密真空微球拨动装置包括接地板1、真空机械手、真空接口法兰6、接地导线5、微球盘7、步进电机9、步进电机支撑及角度调节平台10、连接头8。其中，所述的真空机械手含有导电刷11、真空万向密封球头2、机械手柄3，所述的步进电机支撑及角度调节平台10上设置有开口圆环4。其连接关系是，所述的真空机械手中的机械手柄3与真空万向密封球头2连接，真空万向密封球头2与真空接口法兰6连接，真空接口法兰6通过紧固螺钉固定外接在真空镀膜设备上。所述的导电刷11与真空机械手末端通过紧固螺钉连接。所述的接地导线5一端通过紧固螺钉与机械手柄3连接，另一端通过接地板1与大地连接。所述的步进电机9安装在步进电机支撑及角度调节平台10上的开口圆环4中。步进电机9的转轴通过连接头8与微球盘7连接。所述的步进电机的转轴与水平面之间设置有夹角。

本实施例中，步进电机9的转轴与水平面之间的夹角的为75^o；导电刷11的材料为动物毛发中的一种，其刚度和韧性根据微球材料和尺寸来选择。

本实施例中，将步进电机9的转轴与水平面之间的夹角调节至75^o并保持微球盘7静止，首先摆动整个机械手，机械手以万向密封球头2为支点在空间上以大立体角转动，并将导电刷11定位于微球盘7内。然后转动机械手柄3，带动导电刷11的刷毛在微球盘7内扫动，从而拨动微球盘7内的微球。与真空机械手及接地板1良好电气连接的接地导线5可以通过导电刷11将微球表面积累的静电荷导入大地，从而有效避免微球因为静电吸引而导致的粘连。

实施例2

本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，导电刷的材料为碳纤维中的一种；在制备涂层时，将开口圆环平面与垂直方向间夹角固定在60^o。

本实施例中，将步进电机的转轴与水平面之间的夹角调节至60^o并保持微球盘静止，摆动整个真空机械手，真空机械手以真空万向密封球头为支点在空间上以大立体角转动，并将导电刷定位于微球盘内，然后保持导电刷不动，启动步进电机并保持低速转动，带动微球盘转动，从而带动微球运动，通过微球与导电刷间的相对运动即可拨动微球，从而分离相互粘连的微球，以及粘附于微球盘表面的微球。与真空机械手及接地板良好电气连接的接地导线可以通过导电刷将微球表面积累的静电荷导入大地，从而有效避免微球因为静电吸引而导致的粘连。

本发明在不需要拨动微球的情况下，需要操作装置的机械手柄3，将真空机械手真空腔内部分尤其是导电刷11远离微球盘7及等离子体区域，避免影响微球盘7正常转动，也为了避免在导电刷11上沉积上薄膜影响其导电效果。

Claims (3)

1.精密真空微球拨动装置，其特征在于：所述装置包括接地板（1）、真空机械手、真空接口法兰（6）、接地导线（5）、微球盘（7）、步进电机（9）、步进电机支撑及角度调节平台（10）、连接头（8）；其中，所述的真空机械手含有导电刷（11）、真空万向密封球头（2）、机械手柄（3），所述的步进电机支撑及角度调节平台（10）上设置有开口圆环（4）；其连接关系是，所述的真空机械手中的机械手柄（3）与真空万向密封球头（2）连接，真空万向密封球头（2）与真空接口法兰（6）连接，真空接口法兰（6）通过紧固螺钉固定外接在真空镀膜设备上；所述的导电刷（11）与真空机械手末端通过紧固螺钉连接；所述的接地导线（5）一端通过紧固螺钉与机械手柄（3）连接，另一端通过接地板（1）与大地连接；所述的步进电机（9）安装在步进电机支撑及角度调节平台（10）上的开口圆环（4）中；步进电机（9）的转轴通过连接头（8）与微球盘（7）连接；所述的步进电机（9）的转轴与水平面之间设置有夹角。

2.根据权利要求1所述的精密真空微球拨动装置，其特征在于：所述的步进电机（9）的转轴与水平面之间夹角的范围为45^o-90^o。

3.根据权利要求1所述的精密真空微球拨动装置，其特征在于：所述的导电刷(11)的材料采用碳纤维、金属丝、动物毛发中的一种。