CN105603377B - 公转与自转均可独立调速的真空镀膜机工件转架运动机构 - Google Patents
公转与自转均可独立调速的真空镀膜机工件转架运动机构 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种公转与自转均可独立调速的真空镀膜机工件转架运动机构，本发明设置两个驱动机构，并通过设计工件转架三重运动机构之间的联动关系，使本发明工件转架运动机构具有多种不同的运动模式，从而使本发明的工件转架运动机构除完成现有工件转架的三重运动外，还可通过对两个驱动机构的控制，使采用本发明的工件转架运动机构的工件转架的公转与自转均可独立调速。
Description
技术领域
本发明涉及真空镀膜技术领域，具体涉及一种真空镀膜机工件转架运动机构。
背景技术
真空镀膜机内都置有用于装夹被镀工件的工件转架运动机构。以立式真空离子镀膜机为例，常用的工件转架运动机构的运动方式通常可分为两重运动或三重运动，自转盘随公转盘公转的同时并进行自转，部分镀膜机除前述基础运动外，还具有第三重运动，即工件自身自转或间歇式自转。现有技术中的镀膜机的工件转架运动机构，无论是采用两重运动方式或是采用三重运动方式，它们都是一种联合运动，运动模式单一。这些工件转架运动机构一般通过变频电机驱动公转盘公转，通过转动的公转部件驱动自转盘自转，再由自转部件驱动工件自转。现有技术中的这种运动机构，虽可以在一定范围内调速，但自转速度都是随同公转速度变化，不能单独调整。
近年来工件的种类增多，工件形状越加杂复，镀层种类也多样化了，所以对镀膜工艺提出了新的要求，特别是近期出现许多彩色干涉膜，这种类型的镀层对膜层厚度很敏感，所以镀膜工艺上希望工件转架运动机构的公转盘、自转盘的转速能独立调节。现有技术中的工件转架运动机构满足不了上述工艺要求，所以需要一种能提供多种运行模式的工件转架运动机构。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能提供多种运行模式的真空镀膜机工件转架运动机构，采用本发明的工件转架运动机构，公转与自转均可独立调速。
本发明的上述技术问题通过如下技术方案解决：一种公转与自转均可独立调速的真空镀膜机工件转架运动机构，包括公转盘，自转盘，大自转轴和小自转轴；
所述大自转轴围绕所述公转盘的旋转中心转动安装在所述公转盘上，所述自转盘平行于所述公转盘固定在所述大自转轴上部，所述小自转轴围绕所述自转盘的旋转中心转动安装在所述自转盘上；
其特征在于，所述工件转架运动机构还包括齿轮盘，所述公转盘与所述齿轮盘同轴设置，所述公转盘转动安装在所述齿轮盘上；
所述大自转轴的下端穿出所述公转盘固定有大扭力传递齿轮，所述齿轮盘与所述大扭力传递齿轮啮合，以便在所述齿轮盘转动时，驱动所述大自转轴带动所述自转盘自转；
所述公转盘的顶面围绕其旋转中心凸出固定有若干个固定小齿轮，所述大自转轴下端从所述固定小齿轮中部穿过，所述小自转轴下端穿出所述自转盘固定有小扭力传递齿轮，安装在同一自转盘上的小自转轴上的所有所述小扭力传递齿轮啮合于同一所述固定小齿轮；
所述工件转架运动机构还包括第一齿轮驱动机构和第二齿轮驱动机构，所述第一齿轮驱动机构与所述齿轮盘相连，用于驱动所述齿轮盘旋转，所述第二齿轮驱动机构与所述公转盘相连，用于驱动所述公转盘旋转。
上述结构的工件转架运动机构可进行三种模式的运动：
运行模式一：第一齿轮驱动机构启动，此时，公转盘不动，大自转轴原地自转，自转盘上小自转轴自转；此时，自转盘转速可调，自转盘上的小自转轴自转速度受自转盘转速控制；
运行模式二：第二齿轮驱动机构启动，此时，公转盘公转，大自转轴公转并自转，小自转轴公转、随大自转轴转动、再自转；此时，公转盘转速可调，自转盘和自转盘上的小自转轴转速受公转盘控制，不能独立调节；
运行模式三：第一齿轮驱动机构、第二齿轮驱动机构都启动，此时，公转盘转速可调，自转盘随公转盘公转、自转，且其自转速度可独立调节，自转盘上的小自转轴自转速度受自转盘转速控制，且在公转盘、齿轮盘同步转动时，公转盘公转，大自转轴、小自转轴只随公转盘公转而均不自转。
作为本发明的优选实施方式：所述工件转架运动机构还包括与所述公转盘同轴设置的固定盘，所述公转盘水平设置，所述齿轮盘转动安装在所述固定盘上，所述固定盘、齿轮盘、公转盘均为一圆环形状的结构体，所述齿轮盘上抵着所述公转盘的内环面安装有若干个公转盘限位轴承，所述固定盘上抵着所述齿轮盘的内环面安装有若干个齿轮盘限位轴承；
所述齿轮盘的顶面上围绕其旋转中心设有一圈滚珠槽，所述滚珠槽内安装有滚珠，所述公转盘承托在滚珠上从而转动安装在所述齿轮盘上；
所述固定盘的顶面上围绕其旋转中心设有一圈滚珠槽，所述滚珠槽内安装有滚珠，所述齿轮盘承托在滚珠上从而转动安装在所述固定盘上。
所述齿轮盘外环面上设有齿牙，所述大扭力传递齿轮啮合于所述齿轮盘的外环面，所述齿轮盘的内环面分为上下两层，上层设有齿牙，所述第一齿轮驱动机构的齿轮啮合于所述齿轮盘内环面的上层，所述齿轮盘限位轴承抵于所述齿轮盘内环面的下层，所述公转盘的外环面设有齿牙，第二齿轮驱动机构的齿轮啮合于所述公转盘的外环面。
所述固定盘底面还固定有转架绝缘组件，以便将固定盘绝缘安装在真空镀膜机镀膜室的底盘上。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：本发明工件转架运动机构可进行三种模式的运动，运动方式不单一，使采用本发明工件转架运动机构的镀膜机，可实现公转与自转速度的独立调节，从而使采用本发明工件转架运动机构的镀膜机能更好的满足现代镀膜工艺对镀膜机的要求。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的工件转架运动机构的装配图；
图2为本发明较佳实施例的工件转架运动机构的俯视图；
图3为图1中左边部分的放大图；
图4为图1中右边部分的放大图；
小自转轴1，大自转轴2，自转盘2-2，轴承3，内动力小齿轮6，内动力轴7，小扭力传递齿轮8，固定小齿轮9，外动力小齿轮10，外动力轴11，大扭力传递齿轮12，公转盘13，齿轮盘14，固定盘15，滚珠槽14-1、15-1，滚珠14-2、15-2，公转盘限位轴承14-3，齿轮盘限位轴承15-3，转架绝缘组件16。
具体实施方式
本发明真空镀膜机工件转架运动机构可进行三重运动，其结构如图1、2、3、4所示，主要包括公转盘13，自转盘2-2，大自转轴2、小自转轴1、固定盘15和齿轮盘14。
公转盘13、齿轮盘14、固定盘15均为一圆环形状的结构体，同轴水平设置。其中，公转盘13转动安装在齿轮盘14上，齿轮盘14转动安装在固定盘15上，固定盘15底面固定有转架绝缘组件16，以便将固定盘15绝缘安装在真空镀膜机镀膜室的底盘(未画出)上。
公转盘13、齿轮盘14的转动安装结构具体为：
齿轮盘14的顶面上围绕其旋转中心设有一圈滚珠槽14-1，滚珠槽14-1内安装有滚珠14-2，公转盘13承托在滚珠14-2上从而转动安装在齿轮盘14
上；齿轮盘14上抵着公转盘13的内环面安装有若干个公转盘限位轴承14-3，公转盘限位轴承14-3主要用于对公转盘13的转动起限位和稳定作用；
固定盘15的顶面上围绕其旋转中心设有一圈滚珠槽15-1，滚珠槽15-1内安装有滚珠15-2，齿轮盘14承托在滚珠15-2上从而转动安装在固定盘15
上；固定盘15顶面上抵着齿轮盘14的内环面安装有若干个齿轮盘限位轴承15-3，齿轮盘限位轴承15-3主要用于对齿轮盘13的转动起限位和稳定作用。
本发明公转盘13、齿轮盘14的转动安装结构采用环形轨道转动支撑，相比于通过中部转轴支撑的方式，本发明转动安装结构的承载能力更好。另外，本发明通过设置与旋转的圆环的内环面相抵的轴承来限制公转盘13、齿轮盘14的偏心运动，相比于在它们的旋转中心上设置旋转轴的方式，本发明方式能在固定盘15、齿轮盘14、公转盘13的中部形成一个操作区，以便安装其它部件，从而提高空间利用率，同时简化本发明的结构。本发明上述转动结构还具有结构简单，加工、组装方便的优点。
大自转轴2围绕公转盘13的旋转中心转动安装在公转盘13的外围，自转盘2-2水平固定在大自转轴2的上部，小自转轴1围绕自转盘2-2的旋转中心转动安装在自转盘2-2的外围，镀膜室内的待镀工件安装在小自转轴1上。大自转轴2下端穿出公转盘13固定一大扭力传递齿轮12，大扭力传递齿轮12与齿轮盘14的外环面啮合，以便齿轮盘14转动时，可以驱动大自转轴2带动自转盘2-2自转。小自转轴1下端穿出自转盘2-2固定一小扭力传递齿轮8。公转盘13的顶面围绕其旋转中心凸出固定有若干个固定小齿轮9，大自转轴2下端从固定小齿轮9中部穿过。安装在同一自转盘2-2上的小自转轴1上的所有小扭力传递齿轮8啮合于同一固定小齿轮9。本发明通过对三重运动机构联动方式的设计，使本发明工件转架运动机构可具有不同的运行模式。
本发明工件转架运动机构还包括第一齿轮驱动机构和第二齿轮驱动机构，第一齿轮驱动机构的齿轮与齿轮盘14的上部啮合，用于驱动齿轮盘14旋转。齿轮盘的内环面分为上下两层，上层上设有齿牙结构，下层光滑，下层与齿轮盘限位轴承15-3相抵。第二齿轮驱动机构与公转盘13的外环面啮合，用于驱动公转盘13旋转。公转盘13的外环面上设有齿牙结构。
第一齿轮驱动机构由内动力轴7和固定在内动力轴7上端的内动力小齿轮6构成。第二齿轮驱动机构由外动力轴11和安装于外动力轴11上端的外动力小齿轮10构成。本发明可通过对第一齿轮驱动机构和第二齿轮驱动机构的动力源如变频电机的控制，简单的实现本发明的各种运动模式：
运行模式一：第一齿轮驱动机构启动，此时，公转盘不动，大自转轴原地自转，自转盘上小自转轴自转；此时，自转盘转速可调，自转盘上的小自转轴自转速度受自转盘转速控制；
运行模式二：第二齿轮驱动机构启动，此时，公转盘公转，大自转轴公转并自转，小自转轴公转、随大自转轴转动、再自转；此时，公转盘转速可调，自转盘和自转盘上的小自转轴转速受公转盘控制，不能独立调节；
运行模式三：第一齿轮驱动机构、第二齿轮驱动机构都启动，此时，公转盘转速可调，自转盘随公转盘公转、自转，且其自转速度可独立调节，自转盘上的小自转轴自转速度受自转盘转速控制，且在公转盘、齿轮盘同步转动时，公转盘公转，大自转轴、小自转轴只随公转盘公转而均不自转。
现有的工件转架运动机构改变运动模式必须通过更换运动机构中的齿轮等措施实现，而本发明工件转架运动机构只需调节两只变频电机的转速，即可实现不同运动模式的自由切换。
本发明各种运动模式的具体实现过程如下：
第一种运动模式
启动内动力轴7下端连接的变频电机，驱动内动力轴7和其上端固定的内动力小齿轮6同步转动，内动力小齿轮6与齿轮盘14内环面的上层啮合，驱动齿轮盘14转动，齿轮盘14的外环面与大自转轴2下端固定的大扭力传递齿轮12啮合，进而驱动大自转轴2及其上的自转盘2-2转动，安装在自转盘2-2上的小自转轴1和固定在小自转轴1上的小扭力传递齿轮8随自转盘2-2转动，由于小扭力传递齿轮8同时与固定在公转盘13上的固定小齿轮9啮合，自转盘2-2与固定小齿轮9之间的相对运动驱使小扭力传递齿轮8和小自转轴1自转。
这种运动模式中，自转盘2-2转速由与内动力轴7相连的变频电机控制，自转盘2-2上的小自转轴1自转速度受自转盘2-2转速控制。这种运动模式中公转盘13不动，自转盘2-2转速可独立调节，小自转轴1转速受控于自转盘2-2转速及小扭力传递齿轮8与固定小齿轮9之间的齿数比，小自转轴1的转速不能独立调节。
第二种运动模式
启动外动力轴11连接的变频电机，使外动力轴11同其上端的外动力小齿轮10同步转动，外动力小齿轮10带动与之啮合的公转盘13转动。公转盘13上安装的大自转轴2和固定在大自转轴2下端的大扭力传递齿轮12随公转盘13公转，因大扭力传递齿轮12同时还与不动的齿轮盘14的外环面啮合，所以驱动大扭力传递齿轮12、大自转轴2、自转盘2-2作自转运动。转动安装在自转盘2-2外围的若干个小自转轴1、固定在小自转轴1下端的小扭力传递齿轮8随自转盘2-2转动，由于小扭力传递齿轮8同时与公转盘13上的固定小齿轮9啮合，自转盘2-2与固定小齿轮9之间的相对运动驱使小扭力传递齿轮8和小自转轴1自转。
这种运动模式实现公转盘13公转，大自转轴2公转并自转，小自转轴1公转、随大自转轴2转动、再自转。调节与外动力轴11相连的变频电机的转速，可实现公转盘13公转速度的调节，自转盘2-2转速和自转盘2-2上的小自转轴1转速受公转盘13控制，相互啮合的齿轮即齿轮14与12，8与9的齿数比固定了它们之间的转速比，因而自转盘2-2和小自转轴1转速不能独立调节。
第三种运动模式
同时启动与外动力轴11相连的变频电机和与内动力轴7相连的变频电机：外动力轴11转动，其上端的外动力小齿轮10随之转动，驱动公转盘13转动，安装在公转盘13上的大自转轴2和自转盘2-2以及安装在自转盘2-2上的小自转轴1随公转盘13公转，公转盘13转速可独立控制；内动力轴7转动，其上端的内动力小齿轮6随之转动，驱动齿轮盘14转动，齿轮盘14与大自转轴2上的大扭力传递齿轮12啮合，驱动大自转轴2和自转盘2-2自动。
大自转轴2-2的运动受到两方面的影响：一是公转盘13的公转，二是齿轮盘14的转动。
如果公转盘13与齿轮盘14同向运动，且齿轮盘14与大扭力传递齿轮12啮合处的线速度相等，则大自转轴2和小自转轴1仅随公转盘13公转，无自转运动；
若齿轮盘14与大扭力传递齿轮12啮合处的线速度前者较大，则大扭力传递齿轮12受齿轮盘14拨动，大自转轴2与公转盘13作同向自转(同向或反向指与公转盘13转向相同或相反，下文中大自转轴2的同向自转、反向自转，也是相对于公转盘13的转动方向而言)，且齿轮盘14的转速越快，大自转轴2同向自转的越快；若齿轮盘14与大扭力传递齿轮12啮合处的线速度前者较慢，则大扭力传递齿轮12在齿轮盘14的作用下，大自转轴2作与公转方向相反方向的自转，且两者线速度相差越大，大自转轴2反向自转的越快。
如果公转盘13与齿轮盘14反向运动，则齿轮盘14与大扭力传递齿轮12啮合处的线速度方向相反，大扭力传力齿轮12受齿轮盘14反向拨动，使大自转轴2作与公转方向相反的自转，且齿轮盘14反向转速越快，大自转轴2反向自转越快。
大自转轴2同向或反向的自转速度由齿轮盘14与大扭力传递齿轮12啮合处的线速度方向和速度差决定，即大自转轴2自转方向和转动速度与公转盘13的公转速度和齿轮盘14的转速相关，而公转盘13的转速和齿轮盘14的转速分别由外动力轴11的变频电机和内动力轴7的变频电机决定，因此公转盘13的公转速度和大自转轴2的自转速度均可独立控制。
在这种运动模式中，小自转轴1随公转盘13公转同时随大自转轴2和自转盘2-2一起转动，同时还进行自转，但小自转轴1的自转方向和转速依赖于公转盘13和大自转轴2的转动方向和转速，不能独立进行控制。
Claims (4)
1.一种公转与自转均可独立调速的真空镀膜机工件转架运动机构，包括公转盘，自转盘，大自转轴和小自转轴；
所述大自转轴围绕所述公转盘的旋转中心转动安装在所述公转盘上，所述自转盘平行于所述公转盘固定在所述大自转轴上部，所述小自转轴围绕所述自转盘的旋转中心转动安装在所述自转盘上；
其特征在于，所述工件转架运动机构还包括齿轮盘，所述公转盘与所述齿轮盘同轴设置，所述公转盘转动安装在所述齿轮盘上；
所述大自转轴的下端穿出所述公转盘固定有大扭力传递齿轮，所述齿轮盘与所述大扭力传递齿轮啮合，以便在所述齿轮盘转动时，驱动所述大自转轴带动所述自转盘自转；
所述公转盘的顶面围绕其旋转中心凸出固定有若干个固定小齿轮，所述大自转轴下端从所述固定小齿轮中部穿过，所述小自转轴下端穿出所述自转盘固定有小扭力传递齿轮，安装在同一自转盘上的小自转轴上的所有所述小扭力传递齿轮啮合于同一所述固定小齿轮；
所述工件转架运动机构还包括第一齿轮驱动机构和第二齿轮驱动机构，所述第一齿轮驱动机构与所述齿轮盘相连，用于驱动所述齿轮盘旋转，所述第二齿轮驱动机构与所述公转盘相连，用于驱动所述公转盘旋转。
2.根据权利要求1所述的公转与自转均可独立调速的真空镀膜机工件转架运动机构，其特征在于，所述工件转架运动机构还包括与所述公转盘同轴设置的固定盘，所述公转盘水平设置，所述齿轮盘转动安装在所述固定盘上，所述固定盘、齿轮盘、公转盘均为一圆环形状的结构体，所述齿轮盘上抵着所述公转盘的内环面安装有若干个公转盘限位轴承，所述固定盘上抵着所述齿轮盘的内环面安装有若干个齿轮盘限位轴承；
所述齿轮盘的顶面上围绕其旋转中心设有一圈滚珠槽，所述滚珠槽内安装有滚珠，所述公转盘承托在滚珠上从而转动安装在所述齿轮盘上；
所述固定盘的顶面上围绕其旋转中心设有一圈滚珠槽，所述滚珠槽内安装有滚珠，所述齿轮盘承托在滚珠上从而转动安装在所述固定盘上。
3.根据权利要求2所述的公转与自转均可独立调速的真空镀膜机工件转架运动机构，其特征在于，所述齿轮盘外环面上设有齿牙，所述大扭力传递齿轮啮合于所述齿轮盘的外环面，所述齿轮盘的内环面分为上下两层，上层设有齿牙，所述第一齿轮驱动机构的齿轮啮合于所述齿轮盘内环面的上层，所述齿轮盘限位轴承抵于所述齿轮盘内环面的下层，所述公转盘的外环面设有齿牙，所述第二齿轮驱动机构的齿轮啮合于所述公转盘的外环面。
4.根据权利要求3所述的公转与自转均可独立调速的真空镀膜机工件转架运动机构，其特征在于，所述固定盘底面还固定有转架绝缘组件，以便将固定盘绝缘安装在真空镀膜机镀膜室的底盘上。
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