CN106574367A - 为了结构物的均匀沉积而产生扭转角的夹具系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的为解决在将要涂覆的基材的形状复杂的情况下，产生涂覆死角地带的问题。据此，本发明提供一种夹具系统，其特征在于，被驱动成使基材进行自转、公转以及赋予扭转角度的二次扭转自转，从而最小化涂覆死角地带。并且，本发明提供一种使基材同时进行上下运动而消除涂覆死角地带的夹具系统。尤其，本发明能够将夹具以如下方式驱动，对研磨工具和钻具等具有形成螺旋角的形状的基材进行与基材的扭转角度同步的扭转自转。
Description
技术领域
本发明涉及一种在涂覆装置中固定被涂覆物体的夹具，尤其涉及一种为了对具有多种形状的物品进行均匀的涂覆，而在涂覆工艺中以对物品被涂覆的方向赋予变化的方式驱动的夹具系统。
背景技术
由于可以通过对基材进行涂覆而强化所期望的物理特性，据此可以扩大基材的选择范围，这一点在经济方面和/或者降低加工的难易度方面都有益。为了加强研磨设备、钻具等切削工具的刀具部分的耐磨性和润滑性，也可以将具有上述物理特性的物质涂覆处理。并且，优选在用于制造多种物品的多种形状的模具的内表面涂覆具有润滑性和耐久性的物质。功能性涂覆使得能够选择更价廉且加工性优良的基材。
问题在于，难以对经过上述加工后的物品进行涂覆。只有在非平面的复杂形状涂上均匀厚度的涂覆膜，才能使工具或模具发挥自身的功能，但是难以对立体的部分进行均匀的涂覆。
用于进行三维涂覆的方法例如有包埋渗(pack cementation)法等，但是这种方法需要按物品制造包装并将物品放入其内而通过热处理等进行涂覆，因此会导致批量生产能力降低。
为了实现要涂覆的立体物品的均匀的涂覆，也可以使物品自转和/或公转(参考韩国公开专利第10-2013-0016574号)。但是，这种方法在对多种形状形成均匀的涂覆时也存在局限。
发明内容
技术问题
因此，本发明的目的在于提供一种以能够对立体结构物品涂上均匀的涂层的方式驱动的新的夹具系统。
技术方案
根据上述目的，本发明提供一种夹具系统，其特征在于，被驱动成使要涂覆的基材进行自转、公转以及赋予扭转角度的二次扭转自转，从而最小化涂覆死角地带。
并且，本发明提供一种使基材同时进行上下运动而消除涂覆死角地带的夹具系统。
尤其，本发明能够将夹具以如下方式驱动：使研磨工具和钻具等具有形成螺旋角的形状的基材进行与基材的扭转角度同步的扭转自转运动。
有益效果
根据本发明，随着固定基材的夹具的自转、公转、二次自转而能够对多种形状的基材消除涂覆层的死角地带，并且能够在基材的每个角落形成均匀的涂覆。
并且，本发明的夹具系统具有批量生产能力，尤其，对于形成螺旋角的切削工具的刀具部分，在夹具的二次自转时使扭转角同步化，从可以有效地进行均匀的立体涂覆。
附图说明
图1是普通涂覆用夹具的略图。
图2是示出普通切削工具的刀具部分的照片。
图3是用于说明根据本发明的涂覆用夹具系统的操作的略图。
图4是示出本发明的夹具系统的扭转角的产生的略图。
图5是示出用于说明本发明的夹具系统的构成的夹具和马达连接部的结合的剖面构成图。
图6是用于说明本发明的夹具系统的驱动的剖面图。
图7是用于说明本发明的夹具系统的上下运动的剖面图。
图8是示出本发明的夹具系统的整体布置的剖面图集。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的优选实施例进行详细的说明。
图1示出了普通涂覆系统。
在腔室具有用于注入氩气等载气(carrier gas)的注入口1以及用于形成涂覆膜的反应气体注入口2，且基材3固定于夹具100。作为涂覆材料的固体靶4可以设置于腔室内，并且具有为了使腔室内部真空化而连接到真空泵的排气口5。图1中示出的夹具100具有两个旋转轴，从而可以使基材公转及自转。
图2中示出了立铣刀(end mill)工具和钻具，尤其，示出了以45°的螺旋角(Helixangle)加工的刀具部分。由于被加工成这种螺旋角，因此产生的凹凸部分可能成为涂覆死角地带(Blind spot)。随着螺旋角变大，涂覆死角地带也扩大。基材的自转和公转可以在某种程度上减少死角地带，但是由于螺旋形的刀具叶片存在没有与从靶飞来的粒子形成垂直的部分，因此死角地带无法通过上述运动完全覆盖。
即，通过在腔室内产生等离子体而使原子和离子进行运动，此时将进行直线运动。在靶贴附于腔室壁面的情况下，借助等离子体而从靶导出的原子和离子将会直行而到达将要涂覆的基材，并且如果基材静止，则仅在与靶平行的部分形成涂覆。因此，通过使基材自转/公转而使难以暴露于涂覆粒子的部分也与其他部分一同实现均匀的涂覆。
本实施例中，为了对图2中的工具等具有螺旋角等复杂的立体形状的基材进行没有死角地带的均匀涂覆，而构成了图3所示的进一步多样化夹具的运动的夹具系统。
图3的夹具系统除了自转、公转之外还使扭转角(angle of torsion)得以产生。夹具的扭转角产生可以对应于母材所形成的形状而进行。尤其，对于具有螺旋角的工具基材而言，角度倾斜成相当于螺旋角角度的扭转角的产生使相对于暴露于涂覆粒子的部分而言处于死角地带的形成螺旋角的部分正面暴露于涂覆粒子。
图3中，夹具系统具有公转轴和自转轴，它们彼此连接，在自转轴配备有能够固定基材的固定部。在固定部可以固定有模具3-1等基材，也可以在自转轴相隔预定的间距固定有立铣刀或嵌件(insert)等基材3-2。根据情形，这些基材可以由同种物品填充，也可以混合填充。
另外，如图4所示，驱动为在由夹具形成的自转轴上以扭转角度进行二次自转，从而能够对具有螺旋角的工具基材整体实现均匀的涂覆。
夹具公转轴也可以兼做周期性的上下运动，以使基材更均匀地暴露于从靶排出的涂覆粒子。
如上所述的夹具系统可以借助于马达而被驱动，且动力的传递可以利用各种齿轮而实现。布置于腔室底面的夹具系统如图5所示地与马达连接。马达布置在腔室外部部，并经过传递马达的驱动力的单元(传送带、齿轮等)而连接到马达连接部，从而在腔室的底面以能够维持真空的方式得到组装。夹具在腔室的底面结合于放置在腔室外部的马达连接部，夹具具有能够旋转的圆盘400，并且在圆盘的中心轴下端通过固定部件组装到马达连接部，并且在所述中心轴的上端配备有能够固定基材的孔(hole)。在所述中心轴的上端，也可以用固定部件固定基材。并且，除了中心轴的上端，也可以在圆盘的其他位置配备额外的多个基材固定部分。
图6示出根据本发明的夹具系统的安装有多个基材而能够自转、扭转自转及公转的驱动单元。并且，在夹具圆盘具有多个自转轴，并且示出多个基材500以能够扭转自转的方式安装于所述自转轴上的情形。
马达200布置在腔室的外部，在旋转时，驱动力也被传递到位于腔室外部的第一正齿轮(spur gear)300。第二正齿轮310安装于圆盘端部，并通过轴而与夹具圆盘旋转轴彼此连接，以使第一正齿轮300的动力被传递到腔室内部的夹具。在第二正齿轮310的中心轴设置有自转轴。除了第二正齿轮310之外，在夹具圆盘的端部设置有另外的第三正齿轮320，并且在中心轴配备自转轴。具有这种自转轴的正齿轮可以在夹具圆盘端部对称地配备多个。在本实施例中，设置有6个。
在各个正齿轮的自转轴上，相隔预定的间距而布置有锥齿轮(bevel gear)330。为了支撑锥齿轮330的中心部，沿着横向布置的杆260固定于直立架(stand)290而进行支撑。所述支撑用杆由自转轴能够相对于设置有锥齿轮330的自转轴而旋转的齿轮构成。
首先，使夹具圆盘借助于马达200进行旋转而实现基材的公转。当马达200旋转时，连接于此的第一正齿轮(spur gear)300进行旋转，该旋转力借助于轴而被传递到位于腔室内部的第二正齿轮310，并使夹具整体借助第二正齿轮310的旋转而旋转。据此，腔室内的所有基材能够相对于靶而公转。
通过使夹具整体旋转，第三正齿轮320可以在没有独立的驱动单元的情况下一同被驱动。因此，所有基材将会借助于第二正齿轮310和第三正齿轮320而自转。
如上所述，本发明在上述自转和公转之外，能够进行扭转自转以提供对于具有螺旋角而形成的基材500的均匀的涂覆。扭转自转借助于螺旋形锥齿轮330而进行。可以将基材500固定于螺旋形锥齿轮330中的移动的一侧的齿轮部件而进行。扭转角度根据锥齿轮的固定侧部件的倾斜角而确定，并优选与基材螺旋角一致。由锥齿轮引起的扭转自转相当于一种旋进运动(precessional motion)。这种运动可以消除由于螺旋形状产生的涂覆死角地带。
上述锥齿轮可以在涂覆模具等基材的情况下，也可以设置于自转轴上。
夹具的整体旋转速度与基材各自的旋转速度可以通过调整正齿轮或锥齿轮的齿轮比而实现。
然后，对用于使基材500进行上下运动的构成和操作进行说明。
参照图7，示出了用于进行上下运动(平移运动)的伺服马达600及连接于此的滚珠丝杠(ball screw)610。滚珠丝杠610连接于夹具圆盘的旋转轴。
当伺服马达600工作时，滚珠丝杠610利用伺服马达的驱动力而将旋转运动转换成上下运动。据此，整个夹具圆盘进行上下移动。此时，由于圆盘的直径具有相当的大小，因此可能存在左右平衡由于上下运动而改变的现象。即，为了防止一侧下垂，设置引导杆630而支撑圆盘的背面。其中，可以支撑安装有公转轴250和自转轴270的夹具圆盘本身，但优选为，将连接于公转轴的另外的圆盘作为辅助圆盘450而额外地增设于安装有自转轴的圆盘的下方，使所述引导杆630支撑辅助圆盘的背面。其中，引导杆630利用齿轮结构或球节点(ball joint)结构而构成接合部，以支撑辅助圆盘的背面，且使辅助圆盘能够公转。
引导杆630能够以辐射对称的方式设置有多个。
在图8中，用正视图、平剖面图及侧剖面图示出了根据本实施例的夹具系统的整体布置
如上所述，可以实现一种能够对具有复杂形状的基材消除涂覆死角地带的夹具系统。
另外，本说明书和附图中记载的本发明的实施例仅仅是用于帮助理解而举出的特定示例，其目的不在于限制本发明的范围。对于在本发明的所属技术领域中具有基本知识的人员而言显然的是，除了在此公开的实施例，可以实现基于本发明的技术思想的其他变形例。
产业上的可利用性
本发明用于各种工具的涂覆。
Claims (6)
1.一种夹具系统，用于固定基材，以在腔室内涂覆基材，包括：
公转轴；
一个以上的自转轴，连接于所述公转轴而进行公转，且能够进行独立的自转；
用于扭转自转的一个以上的旋转部件，安装于所述自转轴上；
固定部件，用于将基材固定于用于扭转自转的所述旋转部件；
驱动单元，用于公转、自转及扭转自转，
所述夹具系统使所述基材在涂覆工序中进行公转、自转及扭转自转。
2.如权利要求1所述的夹具系统，其特征在于，
所述夹具系统还包括用于使所述公转轴上下运动的驱动单元。
3.如权利要求1所述的夹具系统，其特征在于，
用于公转和自转的驱动单元包括：马达；第一正齿轮，在马达和公转轴之间起到媒介作用；第二正齿轮，连接到在所述公转轴和自转轴之间起媒介作用的轴而使自转轴自转，
用于扭转自转的驱动单元包括设置于自转轴上的锥齿轮。
4.如权利要求1所述的夹具系统，其特征在于，
所述夹具系统包括圆盘，所述公转轴和自转轴分别设置在圆盘的中心以及沿着半径方向直伸的位置。
5.如权利要求4所述的夹具系统，其特征在于，
所述夹具系统还包括从所述圆盘向下侧连接于公转轴的辅助圆盘，
在从公转轴向半径方向直伸而彼此形成辐射对称的位置，还包括引导部件，该引导部件支撑辅助圆盘的背面并可公转地支撑辅助圆盘，以防止自转轴下垂，所述自转轴由于公转轴的上下运动而有可能产生下垂现象。
6.如权利要求3所述的夹具系统，其特征在于，
在基材具有螺旋角的情况下，所述锥齿轮被设计成与形成于基材的螺旋角对应，从而使基材以相同的角度倾斜而旋转。
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