CN111448334B - 用于双头刀具的涂覆的夹具 - Google Patents

Abstract

一种在遮掩待涂覆物体的中间部(8)以免涂覆的同时使待涂覆物体(6)的对置两端头暴露在蒸气沉积下的夹具(1)，包括物体保持机构(OHD)，而该物体保持机构(OHD)由至少一排(3)孔板条(2)构成，该孔板条被设计和布置成每个单孔(保持孔H)由一对孔板条(2)如此形成，该孔(H)的第一部分(4)由在前的孔板条(2)实现，而该孔(H)的第二部分(5)由在后的孔板条(2)实现。

Description

用于双头刀具的涂覆的夹具

技术领域

本发明涉及用于长形双头物体尤其是双头刀具的夹具。长形双头刀具可以被分为在一端头的第一工作区和在另一端头的第二工作区以及在第一和第二工作区之间的非工作区。刀具的伸长限定出刀具轴线。

背景技术

为了延长这种刀具的使用寿命周期，两个工作区很常见地必须被涂覆。相比之下，不希望涂覆非工作区。为了涂覆这些刀具，一般采用物理气相沉积法如溅射和/阴极电弧沉积。在此，刀具被插入真空室中的转盘上，其引导刀具经过溅射或电弧沉积靶，由此使其暴露在涂覆材料下。转盘的转动轴线限定转盘轴线。因为此过程是一个相当昂贵的工作过程且排空真空室需要相当长的时间，故期望在一道涂覆作业中将尽量多的刀具放入真空室中。

为了高效地装载和卸载真空室，刀具未被逐一插入室内，而是被装在刀具夹具上，刀具夹具被实现为装载大量刀具。

在根据现有技术的刀具夹具中，刀具轴线平行于转盘轴线。通常，这样的刀具夹具本身形成小转盘，其也以平行于转盘轴线的轴线转动。这限定了夹具轴线。为了刀具在经过涂覆靶时并非总是以其表面的同一部分朝向靶，在大多数情况下需要刀具本身绕刀具轴线转动，由此实现三重旋转系统。如从以上说明中清楚知道地，这样的三重旋转系统实现起来复杂且因此昂贵。此外，可被插入这种系统中的刀具数量是有限的。

对于单头刀具，存在根据现有技术的夹具，在这里，刀具轴线垂直于转盘轴线和夹具轴线。一种可将这些用于双头刀具的可能方式是首先涂覆第一工作区，接着在第二道涂覆作业中涂覆第二工作区。不幸地，这要求两道涂覆作业以及在两道涂覆作业之间改变每个刀具的取向。这是复杂且费时的，因此是昂贵且不可接受的。

另一项至少内部考虑过的现有技术的涂覆装置如提供信息的图9所示。每个双头刀具以一定径向游隙穿插通过套筒SV。随后，套筒必须在径向上被收紧以消除径向游隙并牢固保持双头刀具。在涂覆之后，套筒必须又被松开以便从套筒中拔出涂覆好的刀具。

发明目的-待解决问题

因此，本发明的目的是提供一种用于长形双头刀具的更强力的夹具用于同时保持双头刀具并且在其非工作表面处遮掩双头刀具(防止其被涂覆)。

发明内容

本发明解决方案

本发明的解决方案是一种装置，其在组装时支承常见的双头刀具例如钻头和立铣刀等，并且将这些刀具的工作端头暴露在涂覆作业下，同时覆盖(遮掩)刀具的非工作区，防止在这些区域的涂层施加。

这种夹具的基本概念允许一系列不同长度和直径的双头刀具被涂覆，而无需夹子或其它辅助保持机构。这种夹具本身的形状以独特方式支承刀具。

更详细解释地，本发明可以归纳如下：

为了解决上述问题，提出一种用于使待涂覆物体的对置两端头暴露于蒸气沉积下的夹具。该夹具不仅保持物体，也遮掩物体的中间部以免涂覆。本发明的夹具具备物体保持机构。根据本发明，物体保持机构由至少一排孔板条构成。所述物体保持条被设计和布置成用于包围并因此保持待涂覆物体的每个单孔(保持孔)不是作为贯穿单板的通孔形成，而是通过一对孔板条形成。每个单孔如此形成或实现，孔的第一部分由在前的孔板条实现，孔的第二部分由在后的孔板条实现。

由此，可以在夹具内快速可靠地固定并释放每个待涂覆物体，同时遮掩其中间区。涂覆完成后的释放没有问题，即便沉积了较厚的涂层，其妨碍待涂覆物体从无法被分为两个单独部分的保持孔中被拔出。另外，本发明的夹具允许涂覆诸如例如以刀具形式实现的物体，其在两个自由端都具有工作区，工作区的直径大于中间柄杆的直径。

发明可选改进

极其优选的是夹具被设计成待涂覆物体被如此保持就位，在经过靶时，其主纵轴线垂直于打算用于例如被溅射沉积的靶表面取向。理想地，纵轴线永久垂直于-在大多数情况下单一的-该夹具的转动轴线取向。在优选情况下，如果物体以其主纵轴线沿水平方向延伸的方式被保持，则此条件被满足。

这样，不需要使待涂覆物体绕其纵轴线转动以保证均匀涂覆。它总是或在大多数情况下允许待涂覆物体更紧密布置，从而夹具容量得以提升。

优选如此设计每个所述孔，它至少主要地或基本上处于沿其整个周面与所夹握的物体的表面接触中。这样一来，可靠排除了所述孔的抓持该物体的接触区允许蒸发涂层材料的进入或经由该物体保持条和由其保持的物体表面之间的间隙的非无关紧要的侵入或通过。

该物体保持机构最好包括多个磁体，其吸引且由此至少附加地固定住被孔板条保持的物体。这种磁体的使用允许极其快速地安装和拆卸待涂覆物体至该夹具。所述磁体优选被完全安装在掩藏区域内并因此将不会被不希望的沉积污染。

一个最优选解决方案规定，物体保持机构包括两排孔板条，它们并行布置并且(在夹具完全安装和装载状态中)在其间形成掩藏的内部空间，该内部空间完全或至少基本上免于蒸气沉积。

所述磁体优选是单独零件，其被定位在所述掩藏的内部空间内。如果该夹具被设计用于涂覆成排的相同物体，则优选每一排设置单个磁体条板。如果每排有多个不同物体被涂覆，则更优选的是对每个待涂覆物体设置一个具有单独尺寸的磁体块。这样的不同尺寸的磁体可以是在此也要求保护的夹具系统的组成部分。

一个让人感兴趣的可选方案是，所述磁体(优选所有所述磁体)的尺寸被设计为它通过形状配合被稳固在两个对置孔板条之间而不会在待涂覆物体的主轴线方向上或与之相反的方向上运动。

理想地，该夹具包括两个对置的轨道装置用于在它们之间接连穿设孔板条，由此形成平坦的物体保持机构或其平坦部分。优选地，该轨道装置的引导作用是水平方向的引导作用，因此，孔板条可以被移动以便沿着该轨道装置竖向安装。

优选地，每个轨道装置包括两个并行引导机构。理想地，每个引导机构被实现为插槽，其包夹被插入该插槽的孔板条的一个正面和两个紧邻侧面的一部分。这样一来，提供牢靠的密封作用以便更容易地完成快速安装和拆卸，即便是在插槽与孔板条之间有显著的间隙或空程。

理想地，每个轨道装置通过优选竖向取向的条板形成，即，沿其最长延伸方向的主纵轴线竖向取向的条板。优选地，该条板通过一件式条板形成。理想地，所述条板由优选水平取向的底部横条板承载。

大多数情况下，夹具包括支脚单元，其可转动支承所述底部横条板。这样的支脚单元-在未被螺栓联接或附加夹紧至沉积室的情况下-提供夹具牢固就位在该室内。它允许通过叉车或类似运输工具装载和卸载完全装备的夹具进出沉积室。

该夹具优选包括闭合横条板，其可被打开或移除以穿设孔板条且随后可被闭合。闭合横条板优选用于在其装载开口区域中闭合掩藏的内部空间。如果任何条板位于底部区域中，该闭合横条板理想地在径向上与底部横条板对置地就位。优选地，该闭合横条板配备有大多托架状的手柄用于舒适牢固地操纵它。

理想地，所述物品保持装置具有平坦的主表面，当该夹具处于其正确的工作状态时，所述主表面优选竖直取向。

另外，本发明的夹具是功能扩大的夹具系统的一部分。它是用于使待涂覆物体的对置两头暴露于蒸气沉积的一种夹具系统。该夹具系统遮掩该物体的中间部以免被涂覆。它包括物体保持机构。根据本发明，该夹具系统包括(即包含或优选由以下部分组成)如包含附图在内的说明书全部公开内容所限定的夹具和还有实现不同的孔部分的不同的孔板条。不同之处优选以直径、平均直径、净横截面、孔部分数量和/或孔部分位置的区别的形式实现。

此外要求保护一种方法。

该方法用于在遮掩待涂覆物体的中间部以免涂覆的同时使该物体的对置两头同时暴露于蒸气沉积下。

根据本发明，该方法如下执行：

待涂覆的物体或每个物体相对于实现孔的第一部分的第一孔板条如此定位，即所述孔的部分在一个要被遮掩以免涂覆的区域中包围待涂覆物体。另外，该待涂覆物体相对于孔的第二部分的第二孔板条如此定位，即所述孔的部分在一个要被遮掩以免涂覆的区域中包围待涂覆物体。这两个孔板条如此定位，它们相互抵靠(紧密贴靠)，从而它们共同形成一个孔，该孔完全包夹并保持待涂覆物体。涂覆完成之后的拆卸相应进行。

优选使用如下孔板条，其均提供多个孔部分，从而当如前所述地定位两个孔板条时多个待涂覆物体将同时被夹住和固定。

优选地，所述方法如此执行，首先如此定位下孔板条，其孔部分针对伴随它的每个待涂覆物体具有盆状凹形凹部用于安放该物体进入。接着，将上孔板条安置就位，从而其孔部分形成塔状凹形凹部，其与一个或以上盆状凹形凹部中的每一个密合。

在夹具被满装且准备好涂覆开始之前，该过程优选被重复，优选至少四次，更好是至少六次，大多数情况下是在竖直向上的方向上。卸载相应执行。

另外，要求保护一种蒸气沉积设备，其具有沉积室、至少一个靶、抽真空泵、优选工作气体输入单元和夹具，而所述夹具可转动支承在真空室内且可以在蒸气沉积过程中被驱动转动。

通过以下借助图的优选实施例说明来披露其它作用、优点和可能设计。

附图说明

图1a和1b

所述图示出该夹具概念的两个早期原型。注意如何将“孔板”分为“条”，其允许先后成排的刀具竖向堆积到夹具框中。一对这些“条”被插入夹具的最底部，接着将一排刀具横放在所述条上。优选矩形的磁体随后被安放在刀具上。另一对条被安放入夹具中，接着是另一排刀具和另一排磁体。此过程被重复，直至夹具被满装刀具。

图2

该图示出最后的条可如何被插入夹具中。

图3

夹具的基本的“焊接框”组件能容纳具有各种不同直径的孔的板条，由此容纳具有多种不同直径的刀具。

图4

在上方示出的“盖块”组件防止涂层进入夹具内部。这保证了刀具中部被遮掩而免于涂覆过程，只在刀具工作部分上留下涂层。盖块组件也用于施加竖向夹紧力至孔板条堆和保持在其中的刀具。

图5a

该图示出该夹具的核心，即焊接框，不带孔板条。孔板条配对地被插入该框中，接着是成排刀具，接着是成排磁体。此过程重复直到夹具满装。

图5b

该图示出孔板条全插入时的图5a的夹具。

图5c

该图以正视图示出孔板条全插入的夹具和其上的盖。

图5d

该图示出图5c的夹具的侧视图。

图6

以立体图示出装载有刀具的本发明的夹具的剖视图。该图也示出磁体。这些磁体简单置于下方的成排刀具之上，且用作保证刀具不在夹具内侧向移动的辅助方法。刀具不移动的主要原因是孔板条本身的重量支承在刀具上，并用于保持在涂覆过程中不侧向运动。

图7

该图也示出本发明的夹具的剖视图，不过仅装载第一排刀具。在刀具上示出了矩形永磁体以及在背面的已插入的第二板孔条。

图8

该图示出作为现有技术的双头刀具的例子。

图9

该图示出用于涂覆双头刀具的现有技术装置。

具体实施方式

首先，参照图8。

图8示出呈双头刀具形式的待涂覆物体6。这种刀具能以用于车床的握钻刀形式实现。这样的握钻刀是现有技术。具有类似结构的其它双头刀具例如被称为双头铣刀或双头螺旋钻头。

如图8所示，这样的刀具具有待涂覆上减摩层的第一和第二尖端7。这样的层例如可以是TiN层或其它的甚至更昂贵的层如DC层。中间部8(其构成非工作表面)在两个尖端7之间，其不应该被涂覆且因此需要被遮掩或屏蔽。所述非工作表面是位于每个刀具头上的螺旋“槽”的下(或内侧)端之间的区域。如果这样的刀具作为高精度刀具设置，则其夹装的柄杆不允许被涂覆以便不使其精确公称直径变差。

中间部8大多具有圆形横截面。这是优选的最广泛意义，但不是强制性的。其它这样的双头刀具例如可具有六角形横截面或甚至不规则横截面。

图1a示出本发明的夹具1的优选实施例。一个重要的且大多居中布置的部分是物体保持机构OHD。它在此以至少一排3孔板条2的形状实现。

在此所示的情况下，一排3内的固定孔板条2沿着其较长的侧面相互接触。它们优选在竖向上前后接连布置。

换言之，在此可以清楚看到的是以下优选的事实，即形成所述排3的孔板条2按照至少基本、大多是完美对齐的方式前后定位。这样一来，一排3孔板条2形成物体保持机构OHD的一个平坦的主表面15，再次见图1a。

固定孔板条实现了多个孔H。每个孔H设置用于夹住并保持一个待涂覆物体6。每个孔H因此可以被称为“保持孔”。以下还将对其详加说明。

在此实施例中，本发明的夹具还包括两个侧条板10、底部横条板13和闭合横条板14。在此情况下，所述横条板形成四边框架，其包围住所述至少一排或者每一排3孔板条2。不言而喻的是，底部横条板13例如不一定强制性以条板状实现。相反，任何其它类型的块体或主体在此也将会是可行的，即便条板状是明显优选的。

优选地，底部横条板13或者相应的替代结构配备有支承销16用于以可相对于在此未披露的底部或足部转动的方式支承该夹具。

接着要考虑图1b。图1b示出与图1a基本上相同的本发明的夹具1。

在这里，区别是不同设计的条保持机构已经被安装在所述条板10(或替代它的结构)之间，从而具有不同的直径或横截面的双头刀具可以被暴露在涂覆过程下。这样一来，所形成的夹具系统由如图1a所示的夹具1和至少一组附加的不同的孔板条2组成。

图2和图3示出关于孔板条2的更多细节。

如人们可以看到地，每个孔板条2实现至少一个孔H的第一部分4，优选是超过三个的孔H的第一部分4。

在孔板条排3内紧随其后的下一个孔板条2实现了相同的至少一个孔H的第二部分5。优选地，每个孔的两个部分4、5起到管夹的作用，即，一旦两个连续的孔板条以在一个正面相互接触的方式被前后定位则夹住待涂覆物体6。

优选地，每个部分4、5的夹套表面在周向上呈连续线状，或更好地全面接触待涂覆物体6。这样一来，待涂覆物体6的中间部8被可靠遮掩，即便仅设有一排3孔板条2。

如也可以从图中看到地，孔板条的一个优选实施例如下：

每个孔板条具有矩形的外形，其具有两个短侧面和两个长正面。通常，正面比侧面长至少四倍。当孔板条按序前后排列以形成孔板条排3时，所述正面相互接触。

本发明的夹具所包含的孔板条被优选设计成该孔板条在所述对置的两个正面配备有第一和第二孔部分4、5。换言之，孔板条在其第一正面带有所述至少一个孔H的至少一个、优选三个以上的第一部分4。且孔板条在其第二正面带有所述至少一个孔H的至少一个、优选三个以上的第二部分5。

在大多数情况下，一排3孔板条还包括一个呈只在一个正面带有至少一个孔部分4的孔板条形式的端条和一个只在一个正面带有至少一个孔部分5的孔板条形式的端条。每个端件的另一正面不带有孔部分。

图2-4示出侧条板10如何形成轨道装置。

为此，每个侧条板10对于每一排3配备有一个最好连续的插槽11。这样一来，每一排3可以通过在对置两个侧条板10的插槽11之间插入或穿入相应数量的孔板条2来形成。插槽11和孔板条2如此设计，即，每个插槽11最好包夹孔板条2的上述侧面(区域)之一，从而完成了密封。

可以通过图4最清楚看到的是夹具1优选配备有两排3孔板条2。这些排3彼此并行且间隔地延伸。这样一来，这两排3孔板条2连同侧条板10、底部横条板13和闭合横条板14限制出空间S。该空间S被屏蔽或遮掩以免蒸气进入作为涂层在待涂覆物体6上沉积。

空间S在图6中被更详细地示出。在这里，人们能清楚看到每个待涂覆物体6如何延伸穿过并行两排3孔板条2的共四个孔板条2。这样一来，每个待涂覆物体6具有(在此水平方向)延伸入涂覆室的两个自由端，而其中间部8就位在被遮掩或屏蔽的空间S内。

有时，待涂覆物体可以具有未示出的周向凹部。这样的凹部可以允许待涂覆物体6被两个孔板条2如此抓住或夹住，即不会再有在待涂覆物体6的纵轴线方向上的移动。

在其它情况下，待涂覆物体6具有或多或少完全呈柱形或棒状的形状。在此情况下需要用于限制待涂覆物体6以免在纵轴线方向上运动的附加部件。

其优选的实施方式是设置磁体9，如图6和图7所示。

优选地，每个磁体9具有棒状形状并且至少基本上延伸经过两个侧条板10之间的整个距离。这样一来，只需要一个磁体9来固定至少一排待涂覆物体6，磁体为此被保持在两个相继的孔板条2之间。

磁体9稳固住被其吸持的待涂覆物体6，要么因为磁体9以形状配合方式被保持在对置两排孔板条2的内表面之间。替代地或附加地，磁体9稳固住被其吸持的待涂覆物体6，因为它吸引刚好就位于其下方的物体以及刚好位于其上方的物体。这样一来，产生一种聚团，它在其重力影响下保持固定不动。

附图标记列表

1 夹具

2 孔板条

3 孔板条排

4 孔的第一部分

5 孔的第二部分

6 待涂覆物体

7 待涂覆的物体尖端

8 待涂覆物体的中间部(待遮掩部分)

9 磁体

10 实现引导机构的条板或侧条板

11 用于保持孔板条的插槽

13 底部横条板

14 闭合横条板

15 物体保持机构的平坦主表面

16 支承销

OHD 物体保持机构

H 孔

S 被遮掩或屏蔽的空间

SV 现有技术所用的套筒

Claims (19)

1.一种在遮掩待涂覆物体(6)的中间部(8)以免涂覆的同时使待涂覆物体的对置两端头暴露在蒸气沉积下的夹具(1)，包括物体保持机构(OHD)，其特征是，该物体保持机构(OHD)包括两排孔板条(2)，所述孔板条被设计和布置成每个孔(H)由一对孔板条(2)如此形成，即该孔(H)的第一部分(4)由在前的孔板条(2)实现，而该孔(H)的第二部分(5)由在后的孔板条(2)实现，

所述两排孔板条(2)并行且间隔地布置，并且在彼此之间形成免于蒸气沉积的被遮掩的内部空间(S)。

2.根据权利要求1所述的夹具(1)，其特征是，每个孔(H)被设计成沿着其整个周长与所夹持的物体处于面接触下。

3.根据权利要求1或2所述的夹具(1)，其特征是，该物体保持机构(OHD)包括磁体(9)，所述磁体吸引并还固定住该孔板条(2)所保持的物体。

4.根据权利要求3所述的夹具(1)，其特征是，所述磁体(9)是定位在该被遮掩的所述内部空间(S)中的独立构件。

5.根据权利要求4所述的夹具(1)，其特征是，所述磁体(9)通过形状配合被固定在孔板条(2)之间，以免在待涂覆物体(6)的纵轴线的方向和与之相反的方向上移动。

6.根据权利要求1所述的夹具(1)，其特征是，该夹具(1)包括两个对置的用于在其间穿设孔板条(2)的轨道装置。

7.根据权利要求6所述的夹具(1)，其特征是，每个轨道装置包括两个并行引导机构，每个引导机构以插槽形式实现，该插槽包夹被插入该插槽中的孔板条(2)的正面。

8.根据权利要求6所述的夹具(1)，其特征是，每个轨道装置由竖直取向的且呈一件式的条板形成，而该条板由水平取向的底部横条板(13)支承。

9.根据权利要求8所述的夹具(1)，其特征是，该夹具(1)包括可转动地支承所述底部横条板(13)的支脚单元。

10.根据权利要求6所述的夹具(1)，其特征是，该夹具(1)包括能被打开或移除以穿设孔板条(2)且能被随后闭合的闭合横条板(14)。

11.根据权利要求1所述的夹具(1)，其特征是，该物体保持机构(OHD)具有平坦的主表面(15)，所述主表面为竖直取向。

12.一种在遮掩待涂覆物体(6)的中间部(8)以免涂覆的同时使待涂覆物体的对置两端头暴露在蒸气沉积下的夹具系统，包括物体保持机构(OHD)，其特征是，该夹具系统包括根据权利要求1~11中任一所述的夹具(1)，该夹具(1)具有实现不同的孔部分的不同的孔板条(2)。

13.根据权利要求12所述的夹具系统，其特征是，孔部分的不同之处是直径的差异。

14.根据权利要求12所述的夹具系统，其特征是，孔部分的不同之处是平均直径的差异。

15.根据权利要求12所述的夹具系统，其特征是，孔板条的不同之处是孔部分的数量的差异。

16.根据权利要求12所述的夹具系统，其特征是，孔板条的不同之处是孔部分的位置的差异。

17.根据权利要求12所述的夹具系统，其特征是，孔部分的不同之处是净横截面的差异。

18.一种在遮掩待涂覆物体(6)的中间部(8)以免涂覆的同时使待涂覆物体的对置两端头暴露在蒸气沉积下的方法，其特征是，待涂覆物体(6)相对于实现孔(H)的第一部分(4)的第一孔板条被定位，使得所述孔(H)的所述第一部分(4)在要被遮掩以免涂覆的区域中包夹该待涂覆物体(6)，并且该待涂覆物体(6)相对于实现孔(H)的第二部分(5)的第二孔板条被定位，使得所述孔(H)的所述第二部分(5)在要被遮掩以免涂覆的区域中包夹该待涂覆物体(6)，同时所述第一孔板条和所述第二孔板条相互抵靠以致它们完全包夹并保持该待涂覆物体(6)，

两排孔板条(2)并行且间隔地布置并且在彼此之间形成免于蒸气沉积的被遮掩的内部空间(S)。

19.一种蒸气沉积设备，具有沉积室、至少一个靶、抽真空泵、工作气体输入单元和根据权利要求1~11中任一所述的夹具(1)，其特征是，所述夹具(1)被可转动支承在该沉积室内并且能在蒸气沉积过程中被驱使转动。

Images