CN108774730A - 一种用于真空镀膜的可移出式滚筒装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，其包括真空壳体、旋转传动机构、旋转磁流体密封件、筒状转动框架及工件滚筒；旋转磁流体密封件包括固定密封座、传动转轴和转轴齿轮；筒状转动框架包括后法兰板、前法兰环及水冷筋板；传动转轴一端装配连接筒状转动框架，另一端与旋转传动机构连接并还安装有旋转水接头；旋转水接头内部还穿设有中心回水管；中心回水管一端伸入旋转水接头内部，另一端与筒状转动框架连接。本发明能使装载工件的滚筒持续接受冷却水强制接触式冷却，可用于大批量小薄尺寸工件持续地翻滚搅拌和持续地接触式强制水冷，实现工件全表面在温度控制条件下的均匀镀铝或者镀制其它金属膜层的应用。
Description
技术领域
本发明属于真空镀膜设备技术领域，特别涉及一种用于真空镀膜的可移出式滚筒装置。
背景技术
对于大批量小薄尺寸工件的真空镀膜应用，通常采用水平转动的滚筒镀膜方式。在工件滚筒持续转动中，所装载的小薄尺寸工件受到持续翻滚和搅拌，实现全表面的均匀镀膜。为了大量小薄尺寸工件的装卸方便，通常工件滚筒设计成可移出真空壳体的结构。在移出真空壳体时，旋转传动机构和工件滚筒通常设计成容易方便脱开的结构；在移入真空壳体时，旋转传动机构和工件滚筒又容易方便连接，如果需要还要同时建立导电连接。
在镀制铝膜层或其它较低熔点金属膜层时，镀制过程中由于高温热辐射(蒸发镀膜)、或者放电离子轰击(阴极电弧或者磁控溅射)都会导致被镀工件温度升高。工件温度升高后，会导致金属膜层再结晶(相变)或者膜层相互粘连，降低膜层质量；另外有些被镀工件本身也需要控制在较低的温度下镀膜。
为解决这些问题，可以将冷却水通过传动机构直接通到工件滚筒上。对于可移出式工件滚筒，冷却水在真空壳体内频繁地接通和断开将是十分困难的，会严重地降低真空镀膜机的运行可靠性和稳定性，在实际生产中几乎不具备可操作性。如果水冷的工件滚筒固定在真空壳体内，又会严重影响大量小薄尺寸工件的日常装卸方便，也会严重影响和妨碍镀膜机本身的日常维修和维护，造成镀膜生产中持续的困难，因此目前也不被采用。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，其结构设计简单、合理，能持续经受冷却水强制接触式冷却，能在真空镀膜过程中维持持续水平转动，可用于大批量小薄尺寸工件持续地翻滚搅拌和持续地接触式强制水冷，实现工件全表面在温度控制条件下的均匀镀铝或者镀制其它金属膜层的应用。
本发明的技术方案如下：
上述的用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，包括真空壳体、安装于所述真空壳体后端外侧的旋转传动机构和旋转磁流体密封件、安装于所述真空壳体内侧的筒状转动框架以及活动安装于所述筒状转动框架内侧的工件滚筒；所述旋转磁流体密封件包括固定密封座、传动转轴和转轴齿轮；所述固定密封座安装在所述真空壳体的后端中部外侧；所述传动转轴水平穿过所述固定密封座中心内部，其一端装配连接所述筒状转动框架，另一端与所述旋转传动机构连接；所述筒状转动框架包括后法兰板、前法兰环及连接于所述后法兰板和前法兰环之间的水冷筋板；所述传动转轴采用空心转轴结构即内部沿轴向贯通开设有传动转轴内孔：所述传动转轴的另一端轴向端部装配连接有旋转水接头；
所述旋转水接头的一端径向安装有冷却水进水接嘴且一端轴向端部安装有冷却水出水接嘴；所述冷却水进水接嘴与所述传动转轴内孔连通；所述旋转水接头的另一端与所述传动转轴的另一端轴向端部装配连接；所述旋转水接头的内部沿轴向还穿设有用于回水的中心回水管；所述中心回水管的一端伸入所述旋转水接头内部并与所述冷却水出水接嘴匹配连通；所述中心回水管的另一端穿过所述传动转轴伸入所述真空壳体内侧与所述筒状转动框架连接；
所述水冷筋板上设有密封水道且位于所述筒状转动框架内侧的一面上还固设有导电导热金属板；所述导电导热金属板的内侧固设有导电导热硅胶垫；相邻所述水冷筋板的后端之间还连接有进出水管；所述进出水管将所述水冷筋板上的水路串联后形成进出水通路；所述进出水通路的进水端与所述传动转轴内孔匹配连通；所述进出水通路的出水端与所述中心回水管的内管孔匹配连通。
所述用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，其中：所述后法兰板的中部开设有圆形通孔且在所述圆形通孔对应的外侧面装设有转动框架连接法兰；所述转动框架连接法兰的内部匹配设置有彼此隔开的转动框架法兰进水通道和转动框架法兰回水通道；所述转动框架法兰进水通道与所述传动转轴内孔匹配连通，所述转动框架法兰回水通道与所述中心回水管的内管孔匹配连通；所述进出水通路的进水端匹配接通所述转动框架进水通道并通过所述转动框架进水通道与所述传动转轴内孔连通；所述进出水通路的出水端匹配接通所述转动框架法兰回水通道并通过所述转动框架法兰回水通道与所述中心回水管的内管孔匹配连通。
所述用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，其中：所述传动转轴的一端轴向端部安装有转轴内连接法兰并通过所述转轴内连接法兰与所述转动框架连接法兰匹配连接；所述传动转轴的另一端轴向端部设有转轴外连接法兰；所述传动转轴的另一端径向外圆周匹配安装有转轴齿轮；所述旋转水接头的另一端轴向端部安装有可旋转的接头密封法兰并通过所述接头密封法兰与所述转轴外连接法兰匹配连接。
所述用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，其中：所述旋转传动机构由电机、安装在所述电机的动力输出侧的减速机及安装在所述电机的动力输出轴上的传动齿轮组成；所述电机的动力输出轴通过所述传动齿轮与所述转轴齿轮匹配啮合。
所述用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，其中：所述真空壳体的前端装配有前开门，后端固设有后盖板；所述真空壳体的前端内侧下方匹配设有两个支撑轮，两个所述支撑轮均设有与所述真空壳体实现电绝缘的绝缘结构。
所述用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，其中：所述后法兰板与前法兰环彼此平行相对布置，所述水冷筋板沿所述后法兰板和前法兰环的圆周均匀分布；所述前法兰环由安装在所述真空壳体内侧下方的两个所述支撑轮支撑。
所述用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，其中：所述固定密封座安装在所述后盖板的中部外侧，其与所述后盖板中部外壁之间装有绝缘垫；所述固定密封座通过所述绝缘垫与所述真空壳体之间实现电绝缘。
所述用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，其中：所述工件滚筒类似棘轮状结构，其包括相对所述工件滚筒的中心轴直径持续平滑变化的六块长弧形筒板、连接于相邻所述长弧形筒板之间的六块短筒板以及连接于所述长弧形筒板和短筒板前后两端的圆锥形凸套管；所述工件滚筒在转动过程中，所述长弧形筒板的外弧面匹配与所述导电导热硅胶垫紧密接触，且通过所述导电导热金属板将热量传导到所述水冷筋板上。
所述用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，其中：所述可移出式滚筒装置还包括安装于所述工件滚筒的内侧或外侧的镀膜靶源。
有益效果：
本发明用于真空镀膜的可移出式滚筒装置结构设计简单、合理，在真空镀膜过程中维持持续水平转动，其能持续经受冷却水强制接触式冷却，内装载的大批量小薄尺寸工件能持续翻滚和搅拌，可用于大批量小薄尺寸工件持续地翻滚搅拌和持续地接触式强制水冷，实现工件全表面在温度控制条件下的均匀镀铝或者镀制其它金属膜层的应用，解决了长期以来小薄尺寸工件不能大批量镀制高质量铝膜的技术难题，取得了关键性历史突破。
本发明当装载了大量小薄尺寸工件的工件滚筒移入真空壳体时，旋转传动机构和工件滚筒能够容易和方便地建立传动连接，同时建立导电连接和接触式导热连接；在整个镀膜过程中，工件滚筒持续转动，持续翻滚和搅拌、并强制接触式冷却所装载的大量小薄尺寸工件，实现所有小薄尺寸工件全表面在控制温度条件下的均匀真空镀膜生产，实现高品质金属膜层；镀制完成后工件滚筒可移出真空壳体，卸载镀制完成的大量小薄尺寸工件；再次装载新的待镀工件后，工件滚筒移入真空壳体内，启动下一次镀膜生产。
同时，本发明中筒状转动框架上的六块水冷筋板内侧面均装有导电导热金属板，导电导热金属板内侧安装有导电导热硅胶垫，此结构设计方便为一台镀膜机配置多套工件滚筒，或者一套工件滚筒在多台镀膜机上使用，并且简化加工并改善工件滚筒和筒状转动框架之间的贴合紧密度，实现了良好的导电导热性能；导电导热金属板可以由纯铜、铜合金、纯铝、铝合金等导电导热性能良好的金属来制作；本实例中使用的导电导热硅胶垫能够承受镀膜过程中的加热和真空壳体内的电加热，且在真空环境下放气少，并具有一定的导电和导热性能。
附图说明
图1为本发明用于真空镀膜的可移出式滚筒装置的总装结构示意图；
图2为本发明用于真空镀膜的可移出式滚筒装置的真空壳体的右视图；
图3为本发明用于真空镀膜的可移出式滚筒装置的局部结构示意图；
图4为本发明用于真空镀膜的可移出式滚筒装置的筒状转动框架与工件滚筒的装配结构示意图；
图5为本发明用于真空镀膜的可移出式滚筒装置的筒状转动框架的结构示意图；
图6为本发明用于真空镀膜的可移出式滚筒装置的工件滚筒的结构示意图；
图7为本发明用于真空镀膜的可移出式滚筒装置的当工件滚筒较大直径弧面与筒状转动框架接触时通过硅胶垫达到导热导电的状态示意图；
图8为本发明用于真空镀膜的可移出式滚筒装置的图7中A区域的放大结构示意图；
图9为本发明用于真空镀膜的可移出式滚筒装置的工件滚筒与转动框架上部脱开后的状态示意图；
图10为本发明用于真空镀膜的可移出式滚筒装置的专用扳手的结构示意图。
具体实施方式
如图1至10所示，本发明用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，包括真空壳体1、旋转传动机构2、旋转磁流体密封件3、旋转水接头4、筒状转动框架5、工件滚筒6和镀膜靶源7。
该真空壳体1为筒状壳体结构，其内部具有容置空间，前端通过紧固件装配有前开门11，后端焊接固设有后盖板12；该前开门11中心沿轴向安装有镀膜靶源7；本实施例中该镀膜靶源7为柱形磁控靶源，其通过靶源安装座安装于该前开门11的中心且位于工件滚筒6内侧；该镀膜靶源7还可位于工件滚筒6外侧并贴真空壳体1内壁安装；该镀膜靶源7在工件滚筒6外侧时，工件滚筒6必须是网笼结构，让被镀物穿过网笼涂覆到工件上；镀膜靶源7在工件滚筒6内侧时，工件滚筒6可以是封闭结构，被镀物直接涂覆到工件上，被镀物损耗小。该真空壳体1的前端内侧下方匹配设有两个支撑轮13，该两个支撑轮13上均带有绝缘结构与该真空壳体1电绝缘。
该旋转传动机构2匹配安装于该真空壳体1的后盖板12外侧，其由电机21、安装在电机21动力输出侧的减速机22及安装在电机21的动力输出轴上的传动齿轮23组成。
该旋转磁流体密封件3安装于该真空壳体1的后盖板12中部外侧，其包括固定密封座31、传动转轴32和转轴齿轮33。其中，该固定密封座31安装在该真空壳体1的后盖板12中部外侧，该固定密封座31与该后盖板12中部之间装有绝缘垫311并通过绝缘垫311与真空壳体1之间实现电绝缘。该传动转轴32采用空心转轴结构即内部沿轴向贯通开设有传动转轴内孔；该传动转轴32水平穿过该固定密封座31中心，其一端轴端安装有转轴内连接法兰321并通过转轴内连接法兰321装配连接筒状转动框架5，另一端轴向端部设有转轴外连接法兰322与该旋转水接头4装配连接；同时，该传动转轴32另一端径向外圆周还匹配安装有转轴齿轮33，该传动转轴32通过转轴齿轮33与该旋转传动机构2的传动齿轮23匹配啮合，以实现带动工件滚筒6持续转动。
该旋转水接头4一端径向安装有冷却水进水接嘴40且轴向端部安装有冷却水出水接嘴41，该冷却水进水接嘴40与传动转轴32的传动转轴内孔连通；该旋转水接头4的另一端轴向端部安装有可旋转的接头密封法兰42并通过接头密封法兰42与该传动转轴32另一端的转轴外连接法兰322装配连接；其中，该旋转水接头4内部沿轴向还穿设有用于回水的中心回水管43，该中心回水管43一端伸入旋转水接头4内部并与冷却水出水接嘴41匹配连通，该中心回水管43另一端穿过该旋转磁流体密封件3的传动转轴32并伸入真空壳体1的内部与该筒状转动框架5连接。
该筒状转动框架5安装于该真空壳体1内侧，其包括后法兰板51、与后法兰板51相对且平行布置的前法兰环52以及连接于后法兰板51和前法兰环52之间的六块水冷筋板53；该六块水冷筋板53沿后法兰板51和前法兰环52圆周均匀分布。每个水冷筋板53上都设有密封水道且位于筒状转动框架5内侧的一面上固设有导电导热金属板531，该导电导热金属板531内侧固设有导电导热硅胶垫532，这种结构设计方便为一台镀膜机配置多套工件滚筒6，或者一套工件滚筒6在多台镀膜机上使用，简化加工并改善工件滚筒6和筒状转动框架5之间的贴合紧密度，实现了良好的导电导热性能；该导电导热金属板531可以由纯铜、铜合金、纯铝、铝合金等导电导热性能良好的金属来制作；本实例中使用的导电导热硅胶垫532能够承受镀膜过程中的加热和真空壳体1内的电加热，且在真空环境下放气少，并具有一定的导电和导热性能。
该后法兰板51的中部开设有圆形通孔511，该后法兰板51沿圆形通孔511的外围均匀开设有多个扇形减重通孔512；该后法兰板51在圆形通孔511对应的外侧面装设有转动框架连接法兰513，该转动框架连接法兰513的内部匹配设有彼此隔开的转动框架法兰进水通道和转动框架法兰回水通道(图中未示)，该转动框架法兰进水通道与传动转轴32的传动转轴内孔匹配连通，该转动框架法兰回水通道与中心回水管43的内管孔匹配连通；该转动框架连接法兰513与该旋转磁流体密封件3的传动转轴32一端的转轴内连接法兰321匹配连接；相邻水冷筋板53的后端之间还连接有进出水管54，该进出水管54将水冷筋板53上的水路串联后形成进出水通路；该进出水通路的进水端匹配接通该转动框架连接法兰513的转动框架进水通道，并通过该转动框架连接法兰513的转动框架进水通道与传动转轴32的传动转轴内孔连通；该进出水通路的出水端匹配接通该转动框架连接法兰513的转动框架法兰回水通道，并通过该转动框架连接法兰513的转动框架法兰回水通道与中心回水管43的内管孔匹配连通。因此，该水冷筋板53上的密封水道最终通过旋转水接头4与真空壳体1外的冷却水管相连，保证筒状转动框架5在真空下转动中持续有冷却水流动，受到强制水冷；该筒状转动框架5前端的前法兰环52由安装在真空壳体1内侧下方的两个支撑轮13支撑，避免旋转磁流体密封件3的传动转轴32承受过大的向下力矩，也保证筒状转动框架5水平转动平稳。
该工件滚筒6匹配活动安装于该筒状转动框架5内侧，可移出移入筒状转动框架6；其中，该工件滚筒6类似棘轮状结构，其包括六块长弧形筒板61、连接于相邻弧形筒板61之间的短筒板62以及连接于长弧形筒板61和短筒板62前后两端的圆锥形凸套管63；该六块长弧形筒板61相对工件滚筒6的中心轴直径持续平滑变化；该工件滚筒6在转动过程中，六块长弧形筒板61的外弧面分别匹配与六条导电导热硅胶垫532紧密接触，且通过导电导热金属板531将热量传导到筒状转动框架5的六块水冷筋板53上。
当工件滚筒6的六块长弧形筒板61上允许的最大直径外弧面与筒状转动框架5的六块水冷筋板53上导电导热金属板531内侧的导电导热硅胶垫532都接触时(图7)，两者的接触面积最大，实现了最大的导电和导热效果，这是进行镀膜时所需要的；当工件滚筒6的六块长弧形筒板61的较小直径外弧面与筒状转动框架5的六块水冷筋板53上导电导热金属板531内侧的导电导热硅胶垫532接触时(如图9)，工件滚筒6会因重力原因落到筒状转动框架5的下部，工件滚筒6与筒状转动框架5上部接触脱开，露出空隙，这时工件滚筒6通过另一套装卸工件就可以方便地移出或移入筒状转动框架5了；工件滚筒6和筒状转动框架5之间的相对转动移动(卡紧和松开)可以通过专用扳手9实现。
本发明的工作原理：
在真空镀膜过程中，大量装载小薄尺寸工件的工件滚筒6通过筒状转动框架5和旋转磁流体密封件3的传动转轴32，由真空壳体1外侧的电机21和减速机22驱动旋转，实现所有小薄尺寸工件持续的翻转和搅拌，实现工件全表面的均匀镀膜；同时，大量小薄尺寸工件也通过直接接触的通水的筒状转动框架5、中心通水的旋转磁流体密封件3和旋转水接头4和真空壳体1外的冷却循环系统直接连接，受到冷却水的持续强制冷却，实现镀膜过程中的温度控制；另外大量小薄尺寸工件上还可以建立偏压，经过相同路径的金属连接由偏压电源提供，为此真空壳体1外的旋转磁流体密封件3和真空壳体1内的筒状转动框架5下面的两个支撑轮13都使用了绝缘件和真空壳体1电绝缘；最后，装载大量小薄尺寸工件滚筒6在机械推车协助下能够容易地进出真空壳体1，方便日常镀膜生产中装料和出料。
本实施例用于大批量小尺寸钕铁硼件的镀铝工艺。
本发明结构设计简单、合理，在真空镀膜过程中能维持持续水平转动，能持续经受冷却水强制接触式冷却，内部装载的大批量小薄尺寸工件持续翻滚和搅拌，方便大批量工件的日常装卸；可用于大批量小薄尺寸工件持续地翻滚搅拌和持续地接触式强制水冷，实现工件全表面在温度控制条件下的均匀镀铝或者镀制其它金属膜层的应用。
Claims (9)
1.一种用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，包括真空壳体、安装于所述真空壳体后端外侧的旋转传动机构和旋转磁流体密封件、安装于所述真空壳体内侧的筒状转动框架以及活动安装于所述筒状转动框架内侧的工件滚筒；所述旋转磁流体密封件包括固定密封座、传动转轴和转轴齿轮；所述固定密封座安装在所述真空壳体的后端中部外侧；所述传动转轴水平穿过所述固定密封座中心内部，其一端装配连接所述筒状转动框架，另一端与所述旋转传动机构连接；所述筒状转动框架包括后法兰板、前法兰环及连接于所述后法兰板和前法兰环之间的水冷筋板；其特征在于：所述传动转轴采用空心转轴结构即内部沿轴向贯通开设有传动转轴内孔：所述传动转轴的另一端轴向端部装配连接有旋转水接头；
所述旋转水接头的一端径向安装有冷却水进水接嘴且一端轴向端部安装有冷却水出水接嘴；所述冷却水进水接嘴与所述传动转轴内孔连通；所述旋转水接头的另一端与所述传动转轴的另一端轴向端部装配连接；所述旋转水接头的内部沿轴向还穿设有用于回水的中心回水管；所述中心回水管的一端伸入所述旋转水接头内部并与所述冷却水出水接嘴匹配连通；所述中心回水管的另一端穿过所述传动转轴伸入所述真空壳体内侧与所述筒状转动框架连接；
所述水冷筋板上设有密封水道且位于所述筒状转动框架内侧的一面上还固设有导电导热金属板；所述导电导热金属板的内侧固设有导电导热硅胶垫；相邻所述水冷筋板的后端之间还连接有进出水管；所述进出水管将所述水冷筋板上的水路串联后形成进出水通路；所述进出水通路的进水端与所述传动转轴内孔匹配连通；所述进出水通路的出水端与所述中心回水管的内管孔匹配连通。
2.如权利要求1所述的用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，其特征在于：所述后法兰板的中部开设有圆形通孔且在所述圆形通孔对应的外侧面装设有转动框架连接法兰；所述转动框架连接法兰的内部匹配设置有彼此隔开的转动框架法兰进水通道和转动框架法兰回水通道；所述转动框架法兰进水通道与所述传动转轴内孔匹配连通，所述转动框架法兰回水通道与所述中心回水管的内管孔匹配连通；
所述进出水通路的进水端匹配接通所述转动框架进水通道并通过所述转动框架进水通道与所述传动转轴内孔连通；所述进出水通路的出水端匹配接通所述转动框架法兰回水通道并通过所述转动框架法兰回水通道与所述中心回水管的内管孔匹配连通。
3.如权利要求2所述的用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，其特征在于：所述传动转轴的一端轴向端部安装有转轴内连接法兰并通过所述转轴内连接法兰与所述转动框架连接法兰匹配连接；
所述传动转轴的另一端轴向端部设有转轴外连接法兰；所述传动转轴的另一端径向外圆周匹配安装有转轴齿轮；
所述旋转水接头的另一端轴向端部安装有可旋转的接头密封法兰并通过所述接头密封法兰与所述转轴外连接法兰匹配连接。
4.如权利要求3所述的用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，其特征在于：所述旋转传动机构由电机、安装在所述电机的动力输出侧的减速机及安装在所述电机的动力输出轴上的传动齿轮组成；所述电机的动力输出轴通过所述传动齿轮与所述转轴齿轮匹配啮合。
5.如权利要求1所述的用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，其特征在于：所述真空壳体的前端装配有前开门，后端固设有后盖板；所述真空壳体的前端内侧下方匹配设有两个支撑轮，两个所述支撑轮均设有与所述真空壳体实现电绝缘的绝缘结构。
6.如权利要求5所述的用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，其特征在于：所述后法兰板与前法兰环彼此平行相对布置，所述水冷筋板沿所述后法兰板和前法兰环的圆周均匀分布；所述前法兰环由安装在所述真空壳体内侧下方的两个所述支撑轮支撑。
7.如权利要求5所述的用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，其特征在于：所述固定密封座安装在所述后盖板的中部外侧，其与所述后盖板中部外壁之间装有绝缘垫；所述固定密封座通过所述绝缘垫与所述真空壳体之间实现电绝缘。
8.如权利要求1所述的用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，其特征在于：所述工件滚筒类似棘轮状结构，其包括相对所述工件滚筒的中心轴直径持续平滑变化的六块长弧形筒板、连接于相邻所述长弧形筒板之间的六块短筒板以及连接于所述长弧形筒板和短筒板前后两端的圆锥形凸套管；所述工件滚筒在转动过程中，所述长弧形筒板的外弧面匹配与所述导电导热硅胶垫紧密接触，且通过所述导电导热金属板将热量传导到所述水冷筋板上。
9.如权利要求1所述的用于真空镀膜的可移出式滚筒装置，其特征在于：所述可移出式滚筒装置还包括安装于所述工件滚筒的内侧或外侧的镀膜靶源。
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