CN112912537A - 工件支架装置和覆层设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工件支架装置(1)，具有：能够围绕主轴线(2)转动的用于容纳工件组件(4)的驱动轮(3)，多个能够分别围绕旋转轴线(5)转动的、设置在驱动轮(3)上的分别具有驱动小齿轮(8)的驱动体(6)和静止的驱动齿环(9)，驱动齿环具有与各驱动小齿轮(8)啮合的内齿，各旋转轴线(5)平行于主轴线(2)延伸并且设置在驱动轮(3)的与主轴线(2)同心地延伸的环区域中，从而在驱动轮(3)相对于驱动齿环(9)转动时，各驱动体(6)围绕其各自的旋转轴线(5)旋转，驱动齿环(9)、各驱动体(6)连同其驱动小齿轮(8)构造并且彼此设置为并且在驱动齿环(9)与驱动小齿轮(8)之间存在工作间隙(S)，使得在运行中驱动作用均匀地传递到所有驱动小齿轮(8)上。本发明还涉及具有这样的工件支架装置(1)的覆层设备100。

Description

工件支架装置和覆层设备
技术领域
本公开涉及一种用于使工件运动的工件支架装置，所述工件支架装置具有一个能够围绕主轴线转动的用于容纳工件组件的驱动轮和多个能够分别围绕旋转轴线转动的、设置在所述驱动轮上的驱动体。
背景技术
这样的工件支架装置主要用于在真空设备中加工工件，特别是用于在真空设备中对工件进行覆层。所述工件支架装置用于使安置在多个工件支架单元上的工件在覆层室中运动，以便保证在覆层室中对工件的所有裸露的面都均匀地覆层。这样的工件支架装置特别是适用于使柱形的或筒形的工件在覆层室中运动。在此，各工件冠状地或圈状地围绕主轴线设置并且在覆层室中围绕主轴线运动。为了实现对所有的面、特别是柱形的周面都均匀地覆层，工件为此设置在可转动的保持装置中，所述保持装置经由驱动体围绕其自身(的旋转轴线)旋转。在覆层时，各工件围绕主轴线且围绕各自的旋转轴线运动，从而所有的面都运动经过在覆层室中的覆层材料。
存在如下工件支架装置：在所述工件支架装置中，经由曲柄机构结合偏心轮将工件支架或工件支架单元置于围绕旋转轴线的转动中。然而，这样的驱动装置可能在工件组件相对重的情况下出现问题，因为可能需要相对高的调整力以用于操纵曲柄驱动装置并且因此也要相对笨重且耗费地制造曲柄驱动装置。由于不平衡等原因也可能存在如下问题：不能够获得围绕各自的旋转轴线的相同的旋转并且因此覆层结果可能不令人满意。
经由齿轮传动装置驱动的工件支架(单元)要求高的用于齿轮几何结构的制造花费，并且可能由于在覆层室中的高温度波动(在20℃至600℃之间)而出现问题，因为由热导致的几何结构改变可能妨碍功能。
因此本发明的任务在于提供一种改进的工件支架装置，在所述工件支架装置中至少部分地消除这些缺点。
发明内容
根据第一方面，本发明提供一种工件支架装置，所述工件支架装置具有：一个能够围绕主轴线转动的用于容纳工件组件的驱动轮，多个能够分别围绕旋转轴线转动的、设置在所述驱动轮上的分别具有一个驱动小齿轮的驱动体，和一个静止的驱动齿环，所述驱动齿环具有与各驱动小齿轮啮合的内齿。在此，各旋转轴线平行于主轴线延伸并且设置在所述驱动轮的与主轴线同心地延伸的环区域中，从而在所述驱动轮相对于所述驱动齿环转动时，各驱动体围绕其各自的旋转轴线旋转，其中，所述驱动齿环、各所述驱动体连同其驱动小齿轮构造并且彼此设置为并且在所述驱动齿环与所述驱动小齿轮之间存在工作间隙，使得在运行中驱动作用均匀地传递到所有的驱动小齿轮上。
根据第二方面，本发明提供一种覆层设备，所述覆层设备配设有这样的工件支架装置。
本发明的其他方面和特征由各从属权利要求、附图和以下对优选实施方式的描述中得出。
附图说明
现在参照附图示例性地描述本发明的实施方式。图中：
图1示出根据本发明的工件支架装置的一个实施例的透视图；
图2示出图1中示出的工件支架装置的驱动机构的细节视图，连同驱动小齿轮与驱动齿环嵌接的放大视图；
图3示出根据本发明的工件支架装置的图1中示出的驱动轮的剖视图；
图4示出驱动体的放大剖视图，以及
图5示出根据本发明的工件支架装置的驱动轮连同驱动体的分解视图。
具体实施方式
图1示出按照本发明的一种实施方式。在详细的描述之前首先进行对各实施方式的大体阐述。
根据本发明的第一方面的工件支架装置的特征在于驱动间隙或工作间隙，所述驱动间隙或工作间隙能实现均匀地驱动所有的驱动体。这个工作间隙的特征在于各驱动小齿轮的尺寸与包围所述各驱动小齿轮的齿环的齿部的尺寸的特别的配合间隙，所述齿环与所述各驱动小齿轮啮合。所述配合间隙还由在驱动齿环与如下圆环之间的直径比限定：各旋转轴线(各驱动体围绕所述各旋转轴线旋转)设置在所述圆环上。最后，所述工作间隙也由内齿的类型和几何结构以及小齿轮的齿圈的类型和几何结构限定。所述工作间隙选取为，使得也考虑到并且抵消由温度引起的膨胀或收缩，从而确保在约600℃的温度范围内的运行，特别是对于不锈钢(例如1.4301等)而言。
在此，作为齿部，渐开线齿部已经证实是合适的。也可以实现为其他的合适的齿部。
在此，在旋转轴线圆(圆环)与驱动齿环的公称直径(齿根圆直径或齿顶圆直径)之间的直径比可以在0.75至0.9之间选取。在小齿轮的各自的公称直径(齿根圆直径或齿顶圆直径)与驱动齿环的公称直径之间的比例在0.1至0.3之间。
在此，可以将3至25个驱动体设置在一个相应的齿环中。在各驱动小齿轮与驱动齿环的内齿之间的传动比选取为，使得在驱动轮围绕主轴线完成一次360°的转动时，每个驱动体都完成3至15次回转。
参照齿环的公称直径或圆环的公称直径的工作间隙对于约200至300mm的直径范围而言在0.05至0.6mm之间、优选在0.1至0.3mm之间、特别是为0.1mm。通过整个齿部的相应的齿根圆、齿顶圆或在运行中起作用的节圆将齿环相对于处于嵌接中的各驱动小齿轮径向地支承。
存在如下实施方案：在所述实施方案中，所述工作间隙的尺寸规定为，使得所述驱动小齿轮的和所述驱动齿环的齿几何结构能够以热切割工艺制造，其中，所述热切割工艺特别是激光切割工艺。以此能够在无需耗费的再加工(如磨削或铣削)的情况下构造驱动小齿轮的与内齿的作用几何结构，从而能够使用被激光切割的驱动小齿轮连同也如此制造的驱动齿环，而无需附加的再加工。
存在如下实施方案：在所述实施方案中，所述驱动齿环以能够在垂直于主轴线延伸的调整平面内移动的方式设置。对驱动齿环的这样浮动的或活动的支承允许相对于驱动轮抗扭地固定(例如在机架上)，并且同时允许在所述调整平面内的自适应的工作位置，所述工作位置在运行中(即，在驱动轮旋转时)产生。以这种方式能够实现平稳运行的、低磨损的驱动。
在此存在如下实施方案：在所述实施方案中，所述调整平面由设置在驱动轮与驱动齿环之间的滑环限定，所述滑环与所述驱动齿环在所述调整平面内形成滑动对。通过这种布置结构确保：保证能容易地调节驱动齿环在滑动平面内的自定心。在此，所述齿环例如可以由合适的钢材料制造，而所述滑环可以由合适的滑动轴承材料(例如烧结材料)制造。
在一种滑环与驱动轮抗扭地连接的实施方案中确保滑动作用仅在调整平面内进行，因为滑环在运行中与驱动轮共同转动，并且还在驱动齿环上沿着所述驱动齿环滑动，从而在运行中在驱动齿环与滑环之间作用的滑动摩擦始终较低，并且能够容易地调节齿环。
存在如下实施方案：其中，各驱动体构造为筒形的并且分别可转动地支承在固定在所述驱动轮中的支承销上。以此，以简单的方式确保驱动体的精确的位置限定，并且通过筒形的构造保护支承部以防外部的影响。
存在如下实施方案：在所述实施方案中，在所述驱动体的内部在支承销与驱动体之间设置有支承珠，所述支承珠改善驱动体在支承销上的承载能力和可动性。在此，支承销和支承珠可以由特别硬的轴承材料制造并且必要时在磨损的情况下自身也可以独立于驱动体被更换。
存在如下实施方案：在所述实施方案中，所述驱动轮设置在竖直的驱动轴上并且(经由这个共同的驱动轴)与支撑轮耦联，并且杆状的工件支架能够耦联在支撑轮与驱动轮之间，使得经由所述支撑轮进行所述工件支架的重力承载，而经由所述驱动体实现驱动作用(围绕旋转轴线旋转)。以此改善驱动体围绕其旋转轴线在驱动轮上的可转动性，因为支承部不需要承接由工件支架和耦联在所述工件支架上的工件的重量所导致的竖直载荷。
存在如下实施方案：在所述实施方案中，所述工件支架分别在上部的悬挂端处具有用于与所述支撑轮耦联的悬挂头，并且在下部的驱动端处具有用于与所述驱动体的驱动端形锁合且抗扭地耦联的耦联头。以这种方式也能够容易地实现转动和容纳相对重的工件支架组件，因为竖直的保持力经由悬挂端或实施在该处的悬挂头承接，而设置在下端部处的耦联头不承接竖直的重力载荷，所述耦联头仅经由驱动体的驱动端承接旋转运动并将所述旋转运动传递给工件支架和设置在所述工件支架上的工件。
在此存在如下实施方案：在所述实施方案中，所述悬挂头能够经由可取出的连接杆与在驱动端处的耦联头耦联，并且所述连接杆贯穿设置在工件支架上的工件。以此，可以将多个的空心的且可能也不同地构型的工件在一定程度上串联到连接杆上，并且可以将所述工件在悬挂头与耦联头之间固定为，使得所述工件同步地进行驱动体的旋转。可以以形锁合的方式或者以力锁合(通过经由连接杆将工件夹紧在悬挂头与耦联头之间)的方式实现工件的抗扭的耦联。
现在回到附图：
图1示出根据本发明的工件支架装置1的一个实施例，所述工件支架装置具有可以围绕主轴线2转动的驱动轮3，所述驱动轮用于容纳(在此为25个)工件组件4，所述工件组件以可以分别围绕旋转轴线5转动的方式设置在驱动轮3上。
现在首先借助于图2至图5阐述驱动轮3的功能和构造。驱动轮3配设有多个驱动体6，所述驱动体包括驱动筒7，所述驱动筒抗扭地配设有驱动小齿轮8，所述驱动小齿轮与齿环9的内齿啮合。
在所示出的实施例中，在驱动轮3的驱动环10上设置有25个驱动体6。所述驱动体6中的每个驱动体都支承在一个支承销11上，从而所述支承销伸入到驱动筒7的内部并且经由支承珠12将驱动筒7支撑在所述支承销的支承尖上。在此，驱动筒7的下端面和驱动小齿轮8的下端面相对于驱动轮3的表面保持自由。这样，确保驱动体6可以自由地在支承销11上转动。所有的驱动体6都以这种方式可转动地在驱动轮3的驱动环10上呈圆形地设置。在此，旋转轴线5设置在圆环14上，所述圆环被齿环9包围，从而齿环齿部与驱动小齿轮8的外齿啮合。
齿环9的公称直径和圆环14的直径彼此呈约1.1至1.5的比例。齿环9经由滑环16可移动地支承在调整平面17内，并且经由铰接叉18抗扭地固定到未示出的主支架。
内圈19向内部遮护驱动小齿轮8，所述驱动小齿轮在其上侧由开孔的盖盘20覆盖，并且驱动筒7从所述盖盘伸出。
在围绕主轴线2驱动驱动轮3时，此时驱动体6的驱动小齿轮8在相对于转动处于固定的齿环9上滚动，并且由此被置于围绕旋转轴线5的旋转中，从而驱动体6围绕主轴线2运动并且还同时围绕其(自身的)旋转轴线5转动。经由在驱动筒7的尖部处的耦联型廓21，所述驱动筒与耦联头22形锁合地配设，所述耦联头是工件支架23的组成部分，所述工件支架形成工件组件4的组成部分。
借助于图1阐述所述工件组件的构造和功能。驱动轮3经由驱动轴24与支撑轮25耦联，所述支撑轮用于承接工件组件4。在此，在工件组件4的上端部处设置有悬挂头26，所述悬挂头经由连接杆27与耦联头连接。在此，在悬挂头26与耦联头22之间在连接杆27上串联有工件28(在此为柱形筒)，并且通过将连接杆张紧在悬挂头与耦联头之间，所述工件彼此抗扭地耦联。
这样形成的工件组件4经由耦联头26可转动地挂到支撑轮25中并且利用耦联头22与驱动体6抗扭地耦联。在此，在驱动轮3和支撑轮25经由驱动轴24转动时，工件组件(图1中仅示出所述工件组件中的一个工件组件)中的每个工件组件都被置于围绕旋转轴线5的旋转中并且围绕主轴线2转动，并且所述工件组件此时在覆层设备100的覆层室中运动，所述覆层设备通过虚线表示。
驱动小齿轮8和齿环9的齿部以激光切割工艺构造，并且在齿环9与驱动体6或驱动小齿轮8之间存在工作间隙，所述工作间隙构造为，使得齿环9在运行中围绕不同的驱动小齿轮8省力地定心并且均匀地驱动这些驱动小齿轮。
在此，所述工作间隙相对于齿环9的公称直径或驱动圆直径为约0.15至1％，在圆环直径NR为约150mm且齿环的公称直径NH为约170mm的情况下，工作间隙为在0.05mm至0.6mm之间。滑环16由可滑动的材料例如烧结材料实施，而其他的构件基本上由耐腐蚀的钢材料(例如1.4301)构造。
对于本领域技术人员而言，在权利要求的范畴内得出本发明的其他的实施方案和变型方案。
附图标记列表
1 工件支架装置
2 主轴线
3 驱动轮
4 工件组件
5 旋转轴线
6 驱动体
7 驱动筒
8 驱动小齿轮
9 齿环
10 驱动环
11 支承销
12 支承珠
14 圆环
15 齿环齿部
16 滑环
17 调整平面
18 铰接叉
19 内圈
20 盖盘
21 耦联型廓
22 耦联头
23 工件支架
24 驱动轴
25 支撑轮
26 悬挂头
27 连接杆
100 覆层设备
NR 圆环直径
NH 齿环公称直径

Claims (10)

1.工件支架装置(1)，所述工件支架装置具有：
一个能够围绕主轴线(2)转动的用于容纳工件组件(4)的驱动轮(3)，
多个能够分别围绕旋转轴线(5)转动的、设置在所述驱动轮(3)上的分别具有一个驱动小齿轮(8)的驱动体(6)，和
一个静止的驱动齿环(9)，所述驱动齿环具有与各驱动小齿轮(8)啮合的内齿，
其中，各旋转轴线(5)平行于主轴线(2)延伸并且设置在所述驱动轮(3)的与主轴线(2)同心地延伸的环区域中，从而
在所述驱动轮(3)相对于所述驱动齿环(9)转动时，各驱动体(6)围绕其各自的旋转轴线(5)旋转，
所述驱动齿环(9)以能够在垂直于主轴线延伸的调整平面(17)内移动的方式设置，并且各驱动体(6)连同其驱动小齿轮(8)构造并且彼此设置为，使得在驱动齿环(9)与驱动小齿轮(8)之间存在工作间隙(S)，从而在运行中所述驱动齿环(9)的驱动作用均匀地传递到所有的驱动小齿轮(8)上。
2.根据权利要求1所述的工件支架装置(1)，其中，所述工作间隙(S)尺寸规定为，使得所述驱动小齿轮(8)的和所述驱动齿环(9)的齿几何结构能够以热切割工艺制造。
3.根据权利要求1或2所述的工件支架装置(1)，其中，所述热切割工艺是激光切割工艺。
4.根据权利要求1、2或3所述的工件支架装置(1)，其中，所述调整平面(17)由设置在驱动轮(3)与驱动齿环(9)之间的滑环(16)限定，所述滑环与所述驱动齿环(9)在所述调整平面(17)中形成滑动对。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的工件支架装置(1)，其中，各驱动体(6)构造为筒形的并且分别可转动地支承在固定在所述驱动轮(3)中的支承销(11)上。
6.根据权利要求5所述的工件支架装置(1)，其中，在所述驱动体(6)的内部中在支承销(11)与驱动体(6)之间设置有支承珠(12)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的工件支架装置(1)，其中，所述驱动轮(3)设置在竖直的驱动轴(24)上并且与支撑轮(25)耦联，并且杆状的工件支架(23)能够耦联在支撑轮(25)与驱动轮(3)之间，使得经由所述支撑轮(25)进行所述工件支架的重力承载，而经由所述驱动体(6)实现驱动作用。
8.根据权利要求7所述的工件支架装置(1)，其中，所述工件支架(23)分别在上部的悬挂端处具有用于与所述支撑轮(25)耦联的悬挂头(26)，并且在下部的驱动端处具有用于与所述驱动体(6)的驱动端形锁合且抗扭地耦联的耦联头(22)。
9.根据权利要求8所述的工件支架装置(1)，其中，所述悬挂头(26)能够经由可取出的连接杆(27)与驱动端耦联，并且所述连接杆(27)贯穿设置在工件支架上的工件(28)。
10.覆层设备(10)，所述覆层设备具有根据权利要求1至9中任一项所述的工件支架装置(1)。
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