CN218026321U - 一种工装单元及工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工装单元及工装，包括拨轮、安装芯杆和轴座，拨轮的外周设有多个轮齿；多个安装芯杆的下端与拨轮转动连接，安装芯杆的上端伸出拨轮，安装芯杆的上端用于套设待镀膜产品；轴座的上端与拨轮转动连接，轴座的下端伸出拨轮的下表面待镀膜产品。本实用新型的安装芯杆能够实现产品的安装，多个安装芯杆具有多个产品安装工位，能够显著提高产品安装数量，在物理气相沉积设备有限的空间大小下可以容纳更多的产品，实现单次进行镀膜的产品数量显著增加，减小生产成本。

Description

一种工装单元及工装

技术领域

本实用新型涉及物理气相沉积技术领域，特别涉及一种工装单元及工装。

背景技术

气相沉积技术俗称涂层技术，是指在目标产品上沉积涂覆一层或多层硬度高、耐磨性好的难熔金属或非金属化合物薄膜，如TiC、TiN、Al₂O₃等，谋求提高耐磨性、导电导热性、抗氧化性等特殊性能。物理气相沉积(以下简称PVD)，指使用真空蒸镀、溅射镀膜或离子镀等物理的方法，使材料沉积在被镀工件上的薄膜制备技术。其特点是：其一，沉积温度低，可在500℃以下进行涂层，能在对温度敏感的产品上进行涂层，对硬质合金产品的强度不会产生影响；其二，PVD涂层内产生压应力，有利于提高硬质合金的使用性能，更适合于对硬质合金精密复杂刀具进行涂层；其三,PVD涂层技术能合成化学气相沉积技术不能合成的高熔点金属的三元、四元乃至多元氮化物，在沉积不稳定和亚稳定的多组分化合物方面有其明显的优势。

PVD方法所采用的装置有多种形式，一般要求产品在设备腔体内部作往返或旋转运动，由此得到相比产品静止的情形更为均匀的膜厚。由于早期的物理气相沉积设备无法控制入射离子的角度，产品的夹持装置一般采用倾斜夹持旋转设计，以便使产品表面与离子入射方向相对垂直。然而，这种设计空间利用率低，大大限制了涂层设备内部产品的装载数量。近年来，PVD设备发展迅速，当前主流的PVD涂层设备均配备有偏转磁场，可实现离子多角度入射，保障涂层覆盖到产品的各个表面。因此，产品的装持装置无需再考虑倾斜机构，逐渐发展为往大装载量发展的趋势，以期提高生产效率；并且现有的涂层设备产品的涂层均匀性有待提高。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种工装单元，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本实用新型的一种工装单元，包括：

拨轮，所述拨轮的外周设有多个轮齿；

安装芯杆，多个所述安装芯杆的下端与所述拨轮转动连接，所述安装芯杆的上端伸出所述拨轮，所述安装芯杆的上端用于套设待镀膜产品；

轴座，所述轴座的上端与所述拨轮转动连接，所述轴座的下端伸出所述拨轮的下表面。

进一步地，所述工装单元还包括磁性件，所述磁性件设于所述轴座的上端，所述轴座的上端装配于所述拨轮的中心处，所述安装芯杆以所述拨轮的中轴线为中心周向均匀的分布在所述磁性件的外侧，所述安装芯杆与所述磁性件相邻的部分能够被所述磁性件吸引。

进一步地，所述拨轮的上表面设有第二通孔和第二安装孔，所述第二通孔设于所述拨轮的中心处，所述第二安装孔以所述拨轮的中轴线为中心周向均匀的分布，所述第二安装孔用于安装所述安装芯杆。

进一步地，所述轴座的上端伸入所述第二通孔内，所述轴座的上端设有用于安装所述磁性件的第三安装孔。

进一步地，所述磁性件采用磁铁，所述磁铁为圆柱状，所述磁性件与所述第三安装孔过渡配合。

进一步地，所述第二通孔和第二安装孔连通。

进一步地，所述安装芯杆包括第二杆体和第三杆体，所述第二杆体呈锥形，所述第二杆体的大端与所述第三杆体的上端连接。

进一步地，所述第二杆体上方连接有第一杆体，所述第二杆体的小端与所述第一杆体的下端与连接，所述第一杆体的直径小于或等于所述第二杆体的小端的直径。

进一步地，所述第三杆体上设有限位环，所述第三杆体的下端伸入所述第二安装孔内，所述第三杆体的下端与所述第二安装孔转动连接；所述限位环的下表面与所述拨轮的上表面抵接。

本实用新型的一种工装，包括：

如前所述的工装单元；

底盘，所述底盘上周向分布有多个所述工装单元。

综上，本实用新型的技术效果和优点：

1、本实用新型中，一个拨轮上设置多个安装芯杆，能够实现待镀膜产品的安装，多个安装芯杆则具有多个待镀膜产品安装工位，能够显著提高待镀膜产品的安装数量，在物理气相沉积设备有限的空间大小下可以容纳更多的产品，实现单次进行涂层的产品数量显著增加，减小生产成本；

2、本实用新型中，拨轮自转时，安装芯杆与磁性件由磁力吸合，拨轮自转带动安装芯杆绕磁性件转动，由于磁性件的磁力吸引安装芯杆产生摩擦能够引起安装芯杆自转，从而实现产品自转，能够提高产品涂层的均匀性；能够实现在拨轮小空间内带动多个安装芯杆自转，结构紧凑，节省空间；

3、本实用新型中，通过在轴座的上端设置第三安装孔，使轴座既具有实现拨轮转动连接的功能又具有安装磁性件的功能；

4、本实用新型中，安装芯杆的限位环下表面与拨轮的上表面抵接，利于安装芯杆与拨轮的安装定位。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例中工装的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中工装单元的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例中工装单元的爆炸结构示意图；

图4为本实用新型一实施例中省略拨轮后工装单元的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例中底盘的结构示意图；

图6是本实用新型一实施例中拨轮的结构示意图；

图7是本实用新型一实施例中轴座的结构示意图；

图8是本实用新型一实施例中磁性件的结构示意图；

图9是本实用新型一实施例中安装芯杆的结构示意图；

图10是本实用新型一实施例中物理气相沉积设备的部分结构示意图；

图11是本实用新型一实施例中物理气相沉积设备的部分结构主视图；

图12是本实用新型一实施例中物理气相沉积设备的部分结构仰视图。

图中：1、工装单元；2、底盘；3、支架底盘；4、拨片；5、太阳轮；6、行星轮；7、支架顶盖；11、拨轮；12、安装芯杆；13、磁性件；14、轴座；111、第二通孔；112、第二安装孔；121、第一杆体；122、第二杆体；123、第三杆体；124、限位环；141、顶部；142、中部；143、底部；1411、第三安装孔；21、外环；22、内环；23、横梁；211、第一安装孔；221、第一凹槽；222、第二凹槽；223、凸起；31、旋转立柱；311、分隔套；32、太阳轮限位；33、连接柱；34、支架；51、限位孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

为了解决现有技术中的问题。本实用新型一实施例提供一种工装，如图1-12所示，包括工装单元1和底盘2。其中工装单元1用于安装待镀膜产品。底盘2一方面为工装单元1提供支撑，另一方面与现有物理气相沉积设备的内部零件配合，实现中心定位。具体地，工装单元1包括拨轮11、安装芯杆12和轴座14，拨轮11的外周设有多个轮齿；多个安装芯杆12的下端与拨轮11转动连接，安装芯杆12的上端伸出拨轮11，安装芯杆12的上端用于套设待镀膜产品；轴座14的上端与拨轮11转动连接，轴座14的下端伸出拨轮11的下表面。底盘2上周向分布有多个工装单元1。

本实施例中，一个拨轮11上设置多个安装芯杆12，能够实现待镀膜产品的安装，多个安装芯杆12具有多个待镀膜产品安装工位，能够显著提高待镀膜产品安装数量，在物理气相沉积设备有限的空间大小下可以容纳更多的产品，实现单次进行涂层的产品数量显著增加，减小生产成本。

进一步地，工装单元1还包括磁性件13，磁性件13设于轴座14的上端，轴座14的上端装配于拨轮11的中心处，安装芯杆12以拨轮11的中轴线为中心周向均匀的分布在磁性件13的外侧，安装芯杆12与磁性件13相邻的部分能够被磁性件13吸引。优选的，安装芯杆12为铁磁性材料。

拨轮11自转时，拨轮11自转带动安装芯杆12绕磁性件13转动，由于磁性件13的磁力吸引安装芯杆12产生摩擦能够引起安装芯杆12自转，从而实现产品自转，能够提高产品涂层的均匀性；能够实现在拨轮11小空间内带动多个安装芯杆12自转，结构紧凑，节省空间。此外，本申请的安装芯杆12的自转还可以采用齿轮传动结构来实现。由于受拨轮11空间大小影响，本实施例采用磁性件13和安装芯杆12的方案为较优方案。

进一步地，拨轮11的外周具有轮齿，本申请对轮齿的个数不作具体限制。本实施例中拨轮11上的轮齿个数为6。可选地，拨轮11的上表面设有第二通孔111和第二安装孔112，第二通孔111从顶面向底面或从底面向顶面开设于拨轮11的中心处；第二安装孔112以拨轮11的中轴线为中心周向均匀的分布。第二安装孔112可以为通孔也可以为盲孔；本实施例中第二安装孔112为通孔。第二安装孔112用于安装安装芯杆12。

进一步地，轴座14的上端与拨轮11转动连接。具体为，轴座14的上端伸入第二通孔111内，轴座14的上端设有用于安装磁性件13的第三安装孔1411。可选地，轴座14包括顶部141、中部142和底部143。顶部141、中部142和底部143均为圆柱体；中部142的外径大于顶部141的外径，也大于底部143的外径。顶部141的上表面设有用于安装磁性件13的第三安装孔1411；第三安装孔1411为盲孔。本实施例中磁性件13选用圆柱形磁铁。磁铁还可以选用其他形状，例如长方体、三棱柱、球形或其他不规则形状；磁铁放置于第三安装孔1411内。可选地，第三安装孔1411与磁铁为过渡配合，磁铁相对于轴座14固定不动。顶部141用于与拨轮11的第二通孔111配合。中部142用于轴座14的限位。底部143用于与底盘2的外环21上的第一安装孔211配合。底部143与第一安装孔211为过盈配合，保证轴座14和拨轮11可相对转动。可选地，底部143可以为一个与顶部141等直径的圆柱体。可选地，第二通孔111和第二安装孔112连通，使安装芯杆12与磁性件13距离较近。

本实施例通过设置第二安装孔112，能够便于安装芯杆12的安装；本实施例设置轴座14，能够实现拨轮11和底盘2的转动连接，通过在轴座14的上端设置第三安装孔1411，使轴座14既具有实现拨轮11转动连接的功能又具有安装磁性件13的功能。

进一步地，安装芯杆12包括第一杆体121、第二杆体122和第三杆体123，第一杆体121的直径小于第三杆体123的直径，第二杆体122呈锥形，第一杆体121的下端与第二杆体122的小端连接，第二杆体122的大端与第三杆体123的上端连接。第一杆体121的直径小于或等于第三杆体123的小端的直径。直径最小的第一杆体121利于产品的安装可选地，对于尺寸较小的带安装孔的待镀膜产品，第二杆体122大端的直径大于待镀膜产品的安装孔孔径，利于产品套设在第二杆体122上。

进一步地，第三杆体123的下端伸入拨轮11的第二安装孔112内，第三杆体123的下端与第二安装孔112转动连接。第三杆体123上设有限位环124，限位环124的下表面与拨轮11的上表面抵接，限位环124用于安装芯杆12与拨轮11的连接限位。

可选地，底盘2包括外环21、内环22和横梁23。其中，外环21的周向方向上设有多个均匀分布的第一安装孔211，轴座14的下端与第一安装孔211转动连接。其中第一安装孔211可以为通孔或盲孔。本实施例中第一安装孔211为通孔。内环22设于外环21的内侧，内环22上设有连接部，该连接部用于与物理气相沉积设备的内部零件配合，实现中心定位。横梁23的一端与内环22连接，横梁23的另一端与外环21连接。横梁23用于连接外环21和内环22，横梁23可以为任意数量。本实施例优选地，横梁23沿周向方向均匀分布；横梁23为4个。本实施例中，外环21与内环22之间采用横梁23连接，能够有效减轻底盘2的重量。

进一步地，内环22上的连接部形状与物理气相沉积设备中内部配合零件的形状相匹配。可选地，连接部包括第一凹槽221、第二凹槽222和凸起223。第一凹槽221上下贯穿的设于内环22的内侧壁上；第二凹槽222上下贯穿的设于内环22的内侧壁上，凸起223设于第一凹槽221和第二凹槽222之间。第一凹槽221、第二凹槽222和凸起223形成波浪槽形状。

可选地，本实施例中底盘2、拨轮11、轴座14、安装芯杆12和/或轴座14均选用不锈钢材质。

本实施例还提供一种物理气相沉积设备，用于放置待镀膜产品，向产品表面沉积TiC、TiN、TiAlN等超硬涂层，包括腔室和工装，工装设于腔室内，工装为前述的工装。本实施例中腔室为涂层炉腔室。

进一步地，物理气相沉积设备还包括底座、电机、支架底盘3、传动单元和拨片4。底座和电机均设于腔室的底部，电机的电机轴伸出底座，电机能够带动支架底盘3转动，底座用于支撑其他部件。进一步地，支架底盘3上沿周向分布有多个旋转立柱31，旋转立柱31上设有多个如前述的工装。同一个旋转立柱31上叠加安装有多个工装，相邻两个工装之间设有分隔套311，防止同一旋转立柱31上的底盘2相互碰撞；分隔套311可以为钢套。传动单元设于支架底盘3上，用于带动旋转立柱31转动。拨片4设于工装的外侧，工装自转时，拨片4与拨轮11的轮齿接触，从而拨动拨轮11自转。

进一步地，传动单元包括太阳轮5和与太阳轮5啮合的多个行星轮6。太阳轮5设于支架底盘3的下方，太阳轮5与底座可拆卸连接，支架底盘3能够相对于太阳轮5转动。太阳轮5的轴线与支架底盘3的旋转中心共线。行星轮6与旋转立柱31一一对应连接，行星轮6和旋转立柱31均能够在支架底盘3上自转。电机驱动支架底盘3转动，支架底盘3上安装的工装随支架底盘3转动，行星轮6随着支架底盘3转动而绕太阳轮5公转，太阳轮5固定不转动，行星轮6与太阳轮5啮合，通过太阳轮5过渡带动行星轮6自转，行星轮6带动旋转立柱31自转，旋转立柱31带动其上安装的工装自转。可选地，旋转立柱31上设有与底盘2的连接部相互配合的连接槽。本实施例中连接槽为与底盘2配合的波浪槽形状。本申请对连接槽和底盘2连接部的形状不作具体限制，能够实现旋转立柱31与底盘2连接即可。可选地，支架底盘3的下表面设有太阳轮限位32，太阳轮限位32能够限制太阳轮5的周向和向下的移动，而不影响支架底盘3相对于太阳轮5的转动。可选地，太阳轮5的下表面设有多个限位孔51，底座上设有与限位孔51配合的限位柱。支架底盘3的下表面设有多个连接柱33，连接柱33与腔室内的转盘支座的定位孔定位连接，转盘支座由电机驱动。

进一步地，支架底盘3上对应各个旋转立柱31的外侧设有支架34，支架34上对应各个工装分别设有一个拨片4。静止状态下，一个拨片4对应与一个工装的一个拨轮11相贴合；当旋转立柱31带动工装自转时，拨片4由摩擦力带动各个拨轮11转动，实现拨轮11自转。

进一步地，当拨轮11自转时，安装芯杆12与磁铁由磁力吸合，由于磁力吸引产生摩擦发生安装芯杆12自转，实现产品自转。

进一步地，旋转立柱31和支架34的上端连接有支架顶盖7，支架顶盖7与各旋转立柱31及支架34为孔配合，支架顶盖7上的孔隙允许旋转立柱31的旋转。

本实施例的使用方法如下：

将轴座14的底部143插入底盘2的第一安装孔211中，将拨轮11的第二通孔111套在轴座14的顶部141并转动连接于中部142之上；将磁铁插入轴座14的顶部141的第三安装孔1411中；依次将安装芯杆12的第三杆体123插入拨轮11的第二安装孔112中，通过限位环124限位于拨轮11之上；依次将待镀膜产品安装孔套设在安装芯杆的第二杆体上实现待镀膜产品的安装，产品待镀膜面朝上，重复上述步骤直至底盘2的第一安装孔211中安装上带有待镀膜产品的工装单元1组合体。

拆下支架顶盖7，再将工装套到旋转立柱31上，根据待镀膜产品的高度，选择尺寸合适的分隔套311套到旋转立柱31上，再叠加放置第二个工装于分隔套311上，分隔套311用于隔开两个工装避免待镀膜产品碰撞。如此叠放至一个旋转立柱31放满为止，再重复此操作，直到所有旋转立柱31放满工装。组装后如图所示。

将工装移入腔室内部，调整并确认太阳轮5的限位孔51对准腔室底部底座上的限位柱，支架底盘3的连接柱33对准腔室内的转盘支座的定位孔，电机驱动转盘支座转动，设定电机的转动频率，并加载工艺信息，物理气相沉积设备启动运行。

本实施例采用的工装用圆柱阵列排布，最大化利用了物理气相沉积设备的腔室空间；本实施例每个工装均具有三个安装工位，相较一般涂层工装，其装载量提高了200％，极大提高生产效率，特别适用于中小尺寸产品的大规模工业化生产。本实用新型四重转动设计，即待镀膜产品分别在安装芯杆上自转、绕拨轮中心小范围公转、工装底盘自转和工装绕支架底盘中心公转，充分保障了涂层产品的膜厚均匀性。本实用新型采用行星设计，仅在支架底盘的底部使用齿轮结构，使用拨轮、磁铁和安装芯杆代替齿轮结构实现安装芯杆自转，机械可靠性强，极大降低了旋转故障。本实用新型采用电机驱动，涂层过程中实现全自动运行，无需手动操作，适用于真空蒸镀、溅射镀膜或离子镀等物理气相沉积的方法。

本实施例适用于具有安装孔的产品的涂层使用，只要该产品具有安装孔即可，例如硬质合金刀片，产品的安装孔套设在安装芯杆的第二杆体上。

最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工装单元，其特征在于，包括：

拨轮(11)，所述拨轮(11)的外周设有多个轮齿；

安装芯杆(12)，多个所述安装芯杆(12)的下端与所述拨轮(11)转动连接，所述安装芯杆(12)的上端伸出所述拨轮(11)，所述安装芯杆(12)的上端用于套设待镀膜产品；

轴座(14)，所述轴座(14)的上端与所述拨轮(11)转动连接，所述轴座(14)的下端伸出所述拨轮(11)的下表面。

2.根据权利要求1所述的工装单元，其特征在于，所述工装单元还包括磁性件(13)，所述磁性件(13)设于所述轴座(14)的上端，所述轴座(14)的上端装配于所述拨轮(11)的中心处，所述安装芯杆(12)以所述拨轮(11)的中轴线为中心周向均匀的分布在所述磁性件(13)的外侧，所述安装芯杆(12)与所述磁性件(13)相邻的部分能够被所述磁性件(13)吸引。

3.根据权利要求2所述的工装单元，其特征在于，所述拨轮(11)的上表面设有第二通孔(111)和第二安装孔(112)，所述第二通孔(111)设于所述拨轮(11)的中心处，所述第二安装孔(112)以所述拨轮(11)的中轴线为中心周向均匀的分布，所述第二安装孔(112)用于安装所述安装芯杆(12)。

4.根据权利要求3所述的工装单元，其特征在于，所述轴座(14)的上端伸入所述第二通孔(111)内，所述轴座(14)的上端设有用于安装所述磁性件(13)的第三安装孔(1411)。

5.根据权利要求4所述的工装单元，其特征在于，所述磁性件(13)采用磁铁，所述磁铁为圆柱状，所述磁性件(13)与所述第三安装孔(1411)过渡配合。

6.根据权利要求3-5任一项所述的工装单元，其特征在于，所述第二通孔(111)和第二安装孔(112)连通。

7.根据权利要求3所述的工装单元，其特征在于，所述安装芯杆(12)包括第二杆体(122)和第三杆体(123)，所述第二杆体(122)呈锥形，所述第二杆体(122)的大端与所述第三杆体(123)的上端连接。

8.根据权利要求7所述的工装单元，其特征在于，所述第二杆体(122)上方连接有第一杆体(121)，所述第二杆体(122)的小端与所述第一杆体(121)的下端与连接，所述第一杆体(121)的直径小于或等于所述第二杆体(122)的小端的直径。

9.根据权利要求7或8所述的工装单元，其特征在于，所述第三杆体(123)上设有限位环(124)，所述第三杆体(123)的下端伸入所述第二安装孔(112)内，所述第三杆体(123)的下端与所述第二安装孔(112)转动连接；所述限位环(124)的下表面与所述拨轮(11)的上表面抵接。

10.一种工装，其特征在于，包括：

如权利要求1-9任一项所述的工装单元；

底盘(2)，所述底盘(2)上周向分布有多个所述工装单元。

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