CN113463056B - 一种真空镀膜无遮挡样品翻转装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空镀膜无遮挡样品翻转装置，属于真空镀膜技术领域，包括上下对称的上部与下部，所述上部与下部均包括样品置物台、样品固定底座、伸缩杆组件、伸缩杆限位筒、伸缩杆驱动组件、旋转座、底座驱动组件、支撑限位组件，所述样品置物台设置在所述样品固定底座上，由所述样品固定底座对其卡紧或放松，所述样品固定底座与所述伸缩杆组件的一端连接，另一端设置在所述伸缩杆限位筒内部，所述伸缩杆限位筒与所述旋转座连接，所述伸缩杆驱动组件驱动所述伸缩杆组件实现伸缩。本发明在样品翻转过程中，并未采用任何夹具的形式，而是通过装置上下两部分互相压紧，然后再完成样品的翻转，不会对样品表面造成任何遮挡。

Description

一种真空镀膜无遮挡样品翻转装置

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无遮挡样品翻转装置。

背景技术

目前最常用的改变样品位置的方法是通过磁流体传递一个旋转的力，旋转的力驱动工件架旋转，从而也驱动装载在工件架上的样品旋转。通过对工件架做合适的设定，能完成类似行星的旋转。该类装置适合从侧面对工件进行镀膜的装置。

镀膜过程中，如果从下向上镀膜，或从上向下镀膜，只能完成样品面向蒸发源或者靶源的面的镀膜，另一面会被遮挡。针对这种现象，目前公开的样品翻转方法是将放置样品的整个转盘进行翻转；或者将放置样品的转盘分成梯形，当转盘转动时，会驱动梯形自转，从而完成样品的翻转。

不管上述哪种翻转装置，均为了固定样品，必须在样品表面预留一定的位置作为夹具固定位置，该位置无法完成膜层沉积。如果样品有二次加工机会，则该固定位置不会对功能造成影响，但很多情况下，样品不再有加工机会，且要求两面镀膜，都不能有任何遮挡。为此，提出一种真空镀膜无遮挡样品翻转装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何实现真空室内样品翻转，且不造成任何遮挡，提供了一种真空镀膜无遮挡样品翻转装置。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括上下对称的上部与下部，所述上部与下部均包括样品置物台、样品固定底座、伸缩杆组件、伸缩杆限位筒、伸缩杆驱动组件、旋转座、底座驱动组件、支撑限位组件，所述样品置物台设置在所述样品固定底座上，由所述样品固定底座对其卡紧或放松，所述样品固定底座与所述伸缩杆组件的一端连接，另一端设置在所述伸缩杆限位筒内部，所述伸缩杆限位筒与所述旋转座连接，所述伸缩杆驱动组件驱动所述伸缩杆组件实现伸缩，所述底座驱动组件驱动所述旋转座旋转进而带动位于所述样品置物台上的样品翻转，所述支撑限位组件对旋转时的所述伸缩杆限位筒、所述旋转座进行支撑限位。

更进一步地，所述样品固定底座包括底座、活动加紧板、多个电磁吸力件，所述活动加紧板通过多个所述电磁吸力件与所述底座连接，所述活动加紧板上开设有便于所述样品置物台放置的槽口，通过对所述电磁吸力件吸合与弹开的状态控制实现对所述样品置物台的加紧与放松。

更进一步地，所述伸缩杆组件包括支撑杆、弹簧和驱动杆，所述驱动杆通过弹簧与所述支撑杆的一端连接，所述支撑杆的另一端与样品固定底座连接。

更进一步地，所述伸缩杆驱动组件包括二级驱动轮、一级驱动轮、夹板件、动力传动轴，所述二级驱动轮的一侧与所述驱动杆啮合，另一侧与所述一级驱动轮的一端啮合，所述一级驱动轮的另一端通过所述夹板件与所述动力传动轴连接。

更进一步地，所述真空镀膜无遮挡样品翻转装置还包括支架杆，所述支架杆设置在所述伸缩杆限位筒上。

更进一步地，所述真空镀膜无遮挡样品翻转装置还包括用于提供恒定阻力的驱动轮刹车件，所述驱动轮刹车件设置在所述支架杆上。

更进一步地，所述二级驱动轮设置在所述伸缩杆限位筒上并与其转动连接，所述一级驱动轮设置在所述支架杆上并与其转动连接，所述动力传动轴通过磁流体延伸至真空腔室外，通过外力为其提供旋转动力。

更进一步地，所述夹板件包括上下两块夹板、平行限位块、多个电磁吸力件，上下两块夹板通过所述电磁吸力件连接，由所述电磁吸力件控制上下两块夹板之间的间距，所述平行限位块与动力传动轴连接。

更进一步地，所述底座驱动组件包括旋转驱动齿轮与延伸杆，所述旋转驱动齿轮与所述旋转座的内壁啮合，并与所述延伸杆连接，所述延伸杆通过磁流体延伸至真空室腔室外，并通过外部电机驱动其自转。

更进一步地，所述真空镀膜无遮挡样品翻转装置还包括置物台叉取架，所述置物台叉取架用于放入或者取走所述样品置物台。

更进一步地，所述样品置物台轴向断面呈工字形，所述置物台叉取架与所述样品置物台外形相匹配。

本发明相比现有技术具有以下优点：该真空镀膜无遮挡样品翻转装置，在样品翻转过程中，并未采用任何夹具的形式，而是通过装置上下两部分互相压紧，然后再完成样品的翻转，不会对样品表面造成任何遮挡，值得被推广使用。

附图说明

图1是本发明实施例中翻转装置上下两部分分开时示意图；

图2a是本发明实施例中的翻转装置上下两部分压紧时示意图；

图2b是图2a中A-A向剖视图；

图2c是图2a中B-B向剖视图；

图2d是图2a中C-C向剖视图；

图3是本发明实施例中置物台叉取架的结构示意图；

图4a是本发明实施例中样品固定底座的俯视结构示意图；

图4b是图4a中D-D向剖视图；

图5是本发明实施例中电磁吸力件的结构示意图；

图6a是本发明实施例中夹板组件的俯视结构示意图；

图6b是图6a中E-E向剖视图；

图7是本发明实施例中伸缩杆一级驱动轮与伸缩杆二级驱动轮的相结合示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1～7所示，本实施例提供一种技术方案：一种真空镀膜无遮挡样品翻转装置，包括上下对称的两部分(见图1)，

每一部分均包括样品置物台1、样品固定底座2、底座固定伸缩杆组件(3、13和14)、伸缩杆限位筒15、伸缩杆二级驱动轮7、驱动轮刹车件8、伸缩杆一级驱动轮6、夹板组件5、夹板组件动力传动轴12、伸缩杆组件固定杆10、旋转座26和旋转底座28、旋转驱动齿轮11、电刷25、导线16、支撑限位座27和置物台叉取架20。

在本实施例中，所述样品置物台1是独立的放置样品的装置，待镀膜样品放在该装置的表面，该样品置物台1放置在样品固定底座2上面；样品置物台1的断面呈工字形，便于和置物台叉取架20配合，同时也便于底座17、活动加紧板18将其卡紧。

在本实施例中，所述置物台叉取架20见图3，是放入或者取走样品置物台1的装置。

在本实施例中，所述样品固定底座2和底座固定伸缩杆组件(3、13和14)连接，并由底座固定伸缩杆组件承载。

在本实施例中，样品固定底座2见图4，包括底座17、活动加紧板18和四个电磁吸力件19，所述活动加紧板18的四角通过所述电磁吸力件19与所述底座17连接，在电磁吸力件19的控制下实现对样品置物台1的加紧与放松。电磁吸力件19的示意图见图5，电磁吸力件19类似继电器的构造，当线圈30供电时，则形成的磁场会对导磁件32形成吸引力，吸引力克服弹簧31的弹力，将导磁件32吸引至和线圈靠紧，当线圈30断电时，导磁件32则在弹簧31的弹力下弹开。

在本实施例中，所述底座固定伸缩杆组件包括支撑杆3、弹簧13和驱动杆14，驱动杆14通过弹簧13与支撑杆3的一端连接，支撑杆3的另一端与样品固定底座2连接，除弹簧13外，均被伸缩杆限位筒15限位，保证该组件只能沿着伸缩杆限位筒15做往复运动，往复运动的位置由伸缩杆二级驱动轮7标定，往复运动的驱动力也由二级驱动轮7提供。采用弹簧13作为缓冲，能实现上下两部分压紧时压力的调整，同时能实现伸缩杆二级驱动轮7卡入位置的调整。

在本实施例中，所述伸缩杆二级驱动轮7通过轴承4安装在伸缩杆限位筒15侧壁上，只能做旋转运动。伸缩杆二级驱动轮7左侧和驱动杆14啮合，旋转时能带动驱动杆14做升降运动；伸缩杆二级驱动轮7右侧和伸缩杆一级驱动轮6啮合，二级驱动轮7的旋转动力由伸缩杆一级驱动轮6提供，且伸缩杆一级驱动轮6提供的动力必须克服驱动轮刹车件8、伸缩杆限位筒15和其他阻力所造成的阻力总和。伸缩杆二级驱动轮7旋转速度缩减，为伸缩杆一级驱动轮6和压板组件5之间的啮合提供便利。

在本实施例中，所述升缩杆14上开设有竖直的带状齿槽141，所述伸缩杆二级驱动轮7的左侧设置有第一圆柱齿轮71，所述第一圆柱齿轮71与带状齿槽141啮合，所述伸缩杆二级驱动轮7的右侧设置有环状齿槽72，所述伸缩杆一级驱动轮6左侧设置有第二圆柱齿轮71，所述环状齿槽72与所述第二圆柱齿轮71啮合(见图7)。

在本实施例中，所述旋转底座28与所述伸缩杆限位筒15一体成型。

在本实施例中，支架杆9和伸缩杆限位筒15固定连接，所述驱动轮刹车件8和支架杆9固定连接。驱动轮刹车件8是一个弹力件，支架杆9固定右端，左端直接和伸缩杆二级驱动轮7接触，通过自身的弹力给伸缩杆二级驱动轮7施加压力，即提供了一个恒定的阻力，该阻力的大小须保证驱动杆14不受伸缩杆二级驱动轮7驱动时不做任何运动。

在本实施例中，轴承4和支架杆9连接，为伸缩杆一级驱动轮6的旋转降低阻力。

在本实施例中，所述伸缩杆一级驱动轮6的左侧和二级驱动轮7啮合，为二级驱动轮7提供动力；右侧和夹板组件5捏合。当夹板组件5捏合住伸缩杆一级驱动轮6时，一级驱动轮6才能通过夹板组件5提供旋转动力。

在本实施例中，夹板组件5见图6。夹板组件5包括两个电磁吸力件19、夹板21(分为上下两块)和夹板平行限位块22，所述平行限位块22和夹板组件动力传动轴12固定，所述电磁吸力件19固定在平行限位块22两端，并和夹板21固定，控制夹板21和平行限位块22之间的距离。所述夹板21仅和电磁吸力件19固定，并受电磁吸力件19的控制，夹板21突出部分23是为卡紧伸缩杆一级驱动轮6准备的。给电磁吸力件19通电时，电磁吸力件19提供吸力，使上夹板向下运动，和平行限位块22靠近，下夹板向上运动，和平行限位块22靠近，完成上下夹板21的捏合；断电时，电磁吸力件19提供斥力，使上夹板向上运动，远离平行限位块22，下夹板向下运动，远离平行限位块22，完成上下夹板21的弹开。夹板突出部分23夹住的部件为伸缩杆一级驱动轮6，夹板组件5的旋转动力通过传动轴12提供。

在本实施例中，所述夹板组件动力传动轴12通过磁流体延伸至真空腔室24外，能通过外力为其提供旋转动力。在旋转时，外部供电通过电刷25导入电磁吸力件19。电路回路为：外部供电装置至电刷25至动力传动轴12至平行限位块22，至电磁吸力件19。

在本实施例中，动力传动轴12平行于水平面，通过在真空室24外部加装限位的方法解决平行问题。

在本实施例中，所述伸缩杆组件固定杆10左端通过旋转底座28和伸缩杆限位筒15连接，为装置旋转提供动力；右侧和旋转座26固定。

在本实施例中，所述旋转座26和伸缩杆组件固定杆10固定连接，同时和旋转驱动齿轮11啮合，所述旋转座26为内壁设置多齿的环形轨道。

在本实施例中，所述旋转驱动齿轮11和旋转座26啮合，其延伸杆29通过磁流体延伸至真空室腔室24外，并由外部电机驱动其自转。在此有一个电路回路，为样品固定底座2上的电磁吸力件19供电。电路回路：真空室外电源、至真空室外电刷(位于旋转驱动齿轮延伸杆29外端)、至旋转驱动齿轮延伸杆29、经磁流体至转驱动齿轮11、至真空室内电刷(位于旋转驱动齿轮延伸杆29内端)、至旋转座26，至伸缩杆组件固定杆10、至旋转底座28、至伸缩杆限位筒15、至导线16、至固定底座2，至样品固定底座2上的电磁吸力件19。旋转驱动齿轮11需要通过真空外限位装置保证旋转时同轴。

在本实施例中，所述支撑限位座27支撑整个翻转装置，并固定翻转装置的位置，为了达成限位的目的，有必要时需要添加一些附件装置。支撑限位座27固定在真空腔室24的底部。

工作原理：

平板样品正反面镀膜案例：

(1)在初始状态，待镀膜样品(平板样品)放置在(翻转装置下方的)样品置物台1上。

(2)将置物台叉取架20开叉部分从侧面插在置物台1工字型中间内凹位置，通过(翻转装置下方的)样品置物台1的下降，将样品置物台1转移至置物台叉取架20上，利用置物台叉取架20将样品置物台1移出，在真空腔室24内合适的位置完成正面镀膜；

(3)利用置物台叉取架20将已完成正面镀膜且带有平板样品的样品置物台1移动至翻转装置下部分(装置处于图1状态)，并将样品置物台1送至翻转装置下部分的样品固定底座2中，在叉取架20将样品置物台1送入样品固定底座2前，其高度需要和固定底座2的活动加紧板18和底座17吻合，才能保证样品置物台1底部凸出的部分卡入；

(4)外力驱动夹板组件动力传动轴12以自身轴线旋转，外力驱动夹板组件动力传动轴12带动夹板组件5旋转，夹板组件5带动伸缩杆一级驱动轮6旋转，伸缩杆一级驱动轮6带动伸缩杆二级驱动轮7旋转，伸缩杆二级驱动轮7带动驱动杆14向上移动，支撑杆3经弹簧13缓冲后开始向上运动，最后带动样品固定底座2向上运动，运动至置物台叉取架20不再承载置物台1为止；

(5)将置物台叉取架20移出样品翻转装置区域；

(6)通过给延伸杆29上的电刷25通电，经延伸杆29，旋转驱动齿轮11中预埋的导线，经延伸杆29真空腔室24内的电刷25，经旋转座26中预埋导电轨道，经伸缩杆组件固定杆10中预埋导线，经旋转底座28，经导线16导入样品固定底座2，并为样品固定底座2的四个电磁吸力件19供电，电磁吸力件19吸合，样品置物台1被卡紧在样品固定底座2上；

(7)通过外力驱动翻转装置下部分中夹板组件动力传动轴12旋转，轴12驱动夹板组件5旋转，夹板组件5驱动一级驱动6旋转，一级驱动轮6驱动二级驱动轮7旋转，二级驱动轮7驱动带动驱动杆14向上移动，支撑杆3经弹簧13缓冲后开始向上运动，最后带动样品固定底座2向上运动；

(8)通过外力驱动翻转装置上部分中夹板组件动力传动轴12旋转，通过和步骤(7)相反的传动，最后带动翻转装置下部分中样品固定底座2向下运动；

(9)驱动翻转装置上下两部分的样品置物台1互相压紧，压紧的力保证翻转装置在翻转中样品不掉出即可；

(10)通过外力驱动翻转装置上下两部分中夹板组件动力传动轴12旋转，精确调整夹板组件5的旋转位置，以和水平位置平行为准，即夹板平行限位块22和水平位置平行；

(11)翻转装置上下两部分同时为夹板组件5中配备的电磁吸力件19断电，上下夹板21在磁吸力装置19的作用下弹开，上下夹板21突出部分23会松开，即上下两个伸缩杆一级驱动轮6不再被夹持，与上下夹板21之间不再存在相互作用力；

(12)通过外力驱动旋转驱动齿轮11旋转，旋转驱动齿轮11驱动(环形)旋转座26旋转。旋转座26旋转时，会带动固定在其上的整个翻转装置旋转。翻转装置旋转180°时(即翻转装置上下两部分位置对调时)停止。因为上下夹板21突出部分23随夹板21处于弹开状态，所以伸缩杆一级驱动轮6能轻松的脱出，或者进入待卡紧位置；

(13)翻转装置上下两部分同时为夹板组件5中配备的电磁吸力件19供电，上下夹板21在磁吸力装置19的作用下夹紧，上下夹板21突出部分23会夹紧伸缩杆一级驱动轮6。供电方法：通过夹板组件动力传动轴12真空腔室24外的电刷25供电，经夹板组件动力传动轴12中预埋的导线至夹板平行限位块22，经平行限位块22中预埋导线为夹板组件5中的电磁吸力件19供电，夹板21夹紧，将伸缩杆一级驱动轮6卡紧即实现连接；

(14)通过外力驱动翻转装置上下两部分中夹板组件动力传动轴12旋转，进而将翻转装置上下两部分分开(和步骤(7)，步骤(8)相反的过程)，这时平板样品会在重力作用下自动分离落至翻转装置的下部分上。如果必要，可通过对翻转装置上部分的样品固定底座2中电磁吸力件19快速断电，然后通电，使活动加紧板18形成振动，确保平板样品会在重力作用下分离落至此时翻转装置的下部分上；

(15)通过外力驱动翻转装置上下两部分中夹板组件动力传动轴12旋转(和步骤(7)，步骤(8)相反的过程)，进而翻转装置上下两部分分开至预定位置；

(16)切断翻转装置的下部分上的样品固定底座2上四个电磁吸力件19的供电，则样品固定底座2上的活动加紧板18会弹起，样品置物台1不再被样品固定底座2卡紧；

(17)置物台叉取架20开叉部分移至置物台1工字型中间内凹位置，通过外力驱动翻转装置下部分中夹板组件动力传动轴12旋转(参见步骤(4))，使翻转装置的下部分上的样品固定底座2向下移动，当样品置物台1由置物台叉取架20承载时，停止向下移动；

(18)通过样品置物台1的下降，将样品置物台1转移至置物台叉取架20上；

(19)利用置物台叉取架20将样品置物台1移至真空腔室24内部预定的镀膜位置，完成反面镀膜；

(18)完成全程无遮挡的双面镀膜过程。

综上所述，上述实施例的真空镀膜无遮挡样品翻转装置，在样品翻转过程中，并未采用任何夹具的形式，而是通过装置上下两部分互相压紧，然后再完成样品的翻转，不会对样品表面造成任何遮挡，值得被推广使用。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种真空镀膜无遮挡样品翻转装置，其特征在于：包括上下对称的上部与下部，所述上部与下部均包括样品置物台、样品固定底座、伸缩杆组件、伸缩杆限位筒、伸缩杆驱动组件、旋转座、底座驱动组件、支撑限位组件，所述样品置物台设置在所述样品固定底座上，由所述样品固定底座对其卡紧或放松，所述样品固定底座与所述伸缩杆组件的一端连接，另一端设置在所述伸缩杆限位筒内部，所述伸缩杆限位筒与所述旋转座连接，所述伸缩杆驱动组件驱动所述伸缩杆组件实现伸缩，所述底座驱动组件驱动所述旋转座旋转进而带动位于所述样品置物台上的样品翻转，所述支撑限位组件对旋转时的所述伸缩杆限位筒、所述旋转座进行支撑限位。

2.根据权利要求1所述的一种真空镀膜无遮挡样品翻转装置，其特征在于：所述样品固定底座包括底座、活动加紧板、多个电磁吸力件，所述活动加紧板通过多个所述电磁吸力件与所述底座连接，所述活动加紧板上开设有便于所述样品置物台放置的槽口，通过对所述电磁吸力件吸合与弹开的状态控制实现对所述样品置物台的加紧与放松。

3.根据权利要求1所述的一种真空镀膜无遮挡样品翻转装置，其特征在于：所述伸缩杆组件包括支撑杆、弹簧和驱动杆，所述驱动杆通过弹簧与所述支撑杆的一端连接，所述支撑杆的另一端与样品固定底座连接。

4.根据权利要求3所述的一种真空镀膜无遮挡样品翻转装置，其特征在于：所述伸缩杆驱动组件包括二级驱动轮、一级驱动轮、夹板件、动力传动轴，所述二级驱动轮的一侧与所述驱动杆啮合，另一侧与所述一级驱动轮的一端啮合，所述一级驱动轮的另一端通过所述夹板件与所述动力传动轴连接。

5.根据权利要求4所述的一种真空镀膜无遮挡样品翻转装置，其特征在于：所述真空镀膜无遮挡样品翻转装置还包括支架杆，所述支架杆设置在所述伸缩杆限位筒上。

6.根据权利要求5所述的一种真空镀膜无遮挡样品翻转装置，其特征在于：所述真空镀膜无遮挡样品翻转装置还包括用于提供恒定阻力的驱动轮刹车件，所述驱动轮刹车件设置在所述支架杆上。

7.根据权利要求6所述的一种真空镀膜无遮挡样品翻转装置，其特征在于：所述二级驱动轮设置在所述伸缩杆限位筒上并与其转动连接，所述一级驱动轮设置在所述支架杆上并与其转动连接，所述动力传动轴通过磁流体延伸至真空腔室外，通过外力为其提供旋转动力。

8.根据权利要求4所述的一种真空镀膜无遮挡样品翻转装置，其特征在于：所述夹板件包括上下两块夹板、平行限位块、多个电磁吸力件，上下两块夹板通过所述电磁吸力件连接，由所述电磁吸力件控制上下两块夹板之间的间距，所述平行限位块与动力传动轴连接。

9.根据权利要求1所述的一种真空镀膜无遮挡样品翻转装置，其特征在于：所述底座驱动组件包括旋转驱动齿轮与延伸杆，所述旋转驱动齿轮与所述旋转座的内壁啮合，并与所述延伸杆连接，所述延伸杆通过磁流体延伸至真空室腔室外，并通过外部电机驱动其自转。

10.根据权利要求1所述的一种真空镀膜无遮挡样品翻转装置，其特征在于：所述真空镀膜无遮挡样品翻转装置还包括置物台叉取架，所述置物台叉取架用于放入或者取走所述样品置物台，所述样品置物台轴向断面呈工字形，所述置物台叉取架与所述样品置物台外形相匹配。

Images