JPH0527046U

JPH0527046U - 円筒物蒸着装置

Info

Publication number: JPH0527046U
Application number: JP6713191U
Authority: JP
Inventors: 清根橋
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1991-08-23
Filing date: 1991-08-23
Publication date: 1993-04-06
Anticipated expiration: 2006-08-23
Also published as: JP2546078Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】長尺円筒物の端部に対して真空蒸着による被
膜形成を行う円筒物蒸着装置において、装置製作費を低
減させ、蒸着時における信頼性および作業性を向上させ
る。【構成】円筒状をなす内部可動ハウジング１１に円筒
物２を同軸に挿通し、円筒物２の一端を真空容器２２内
に突出させた状態で外部可動ハウジング１６を前記軸線
沿いに真空容器２２内に挿入した後、円筒物回転装置１
０を用いて円筒物２をその軸線を中心に回転させ、電圧
印加装置４１を用いて円筒物２に電圧を印加するととも
に、真空容器２２内を排気し、更に蒸着物発生装置２６
およびヒーター２５を作動させて真空蒸着を行う。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、石油採掘用パイプのネジ部分を始めとする各種長尺円筒物の端部に対し、イオンプレーティングもしくはプラズマＣＶＤ等の方法を用いて真空蒸着による被膜形成を行う円筒物蒸着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

石油採掘用パイプのネジ部分を始めとする各種長尺円筒物の端部に対しては、真空蒸着による被膜形成を行う場合がある。この場合、前記端部のみに真空蒸着を行う装置として、従来より例えば下記のようなものが考案されている。

【０００３】図４は、この装置の一例を模式的に示す図である。真空容器１内において、長尺円筒状をなす円筒物２は環状の回転軸受３により外周側から支持され、モーター４を駆動源として軸線を中心に回転可能となっている。更に、円筒物２には電圧印加装置（図示せず）が接続されている。一方、真空容器１内にはヒーター（図示せず）が設けられているとともに、円筒物２一端の直下には、被膜形成用の蒸着物を発生させるとともにイオン化させる蒸着物発生装置５が設置されている。ここで、この蒸着物発生装置５は前記軸線に沿って円筒物２他端の直下（図中Ａ）まで移動可能とされている。被膜形成の方法として、本図ではイオンプレーティングの場合を示すが、プラズマＣＶＤでも可能である。更に、真空容器１内の空気は、排気口６から排気設備（図示せず）により排気される。

【０００４】図４の装置においては、回転軸受３内に円筒物を設置し、真空容器１内を排気した後、モーター４を回転させると、モーター４の回転が減速装置７を経て円筒物２に伝達され、円筒物２が軸線を中心に回転する。そして、この状態で前記電圧印加装置により円筒物２に電圧を印加し、前記ヒーターにより円筒物２を加熱しつつ蒸着物発生装置５を作動させると、イオン化した蒸着材料が円筒物２の端部に引き寄せられ、この端部上に前記蒸着材料の被膜が形成される。更に、円筒物２一端の蒸着作業終了後、蒸着物発生装置５を前記軸線に沿って円筒物２他端の直下まで移動させて再度上記蒸着作業を行うことにより、円筒物１の両端部が蒸着される。また、蒸着物発生装置５を移動させつつ蒸着作業を行うことにより、前記端部における蒸着範囲を任意に拡大可能である。

【０００５】図５は、この装置の他の例を示す図である。真空容器１は蒸着を行う円筒物２の少なくとも２倍以上の全長を有し、その上部には、その長手方向に沿ってレール８が設置され、レール８上には、モーター（図示せず）その他を駆動源としてレール８上を走行する移動車９が配置されている。また、移動車９からは環状の回転軸受３が釣り下げられ、回転軸受３内には円筒物２が挿通され、その軸線がレール８の軸線に平行となった状態で回転軸受３により外周側から支持されている。その結果、円筒物２は移動車９から釣り下げられた状態で、レール８沿いに移動可能となっている。更に、円筒物２は、モーター４を駆動源とし、円筒物２の移動と同調してレール８沿いに移動する円筒物回転装置１０により、移動中も自らの軸線を中心に回転可能である。また、円筒物２には電圧印加装置（図示せず）が接続されている。

【０００６】一方、真空容器１内にはヒーター（図示せず）が設けられているとともに、真空容器１の長手方向中央下部には、図４の場合と同様の蒸着物発生装置５が固定されている。なお、真空容器１内の空気は、排気口６から排気設備（図示せず）により排気される。

【０００７】図５の装置においては、円筒物２の一端が蒸着物発生装置５上に位置するよう真空容器１内に円筒物２を設置後、真空容器１内を排気し、モーター４を回転させると、モーター４の回転が円筒物回転装置１０を経て円筒物２に伝達され、円筒物２が軸線を中心に回転する。そして、この状態で前記電圧印加装置により円筒物２に電圧を印加し、前記ヒーターにより円筒物２を加熱しつつ蒸着物発生装置５を作動させると、イオン化した蒸着材料が円筒物２の一端に引き寄せられ、円筒物２の一端上に前記蒸着材料の被膜が形成される。また、円筒物２の一端に対する蒸着作業終了後、円筒物２の他端が蒸着物発生装置５上に位置するまで円筒物２をレール８沿いに移動させて再度上記蒸着作業を行うことにより、円筒物２の両端部が蒸着される。なお、円筒物２を移動させつつ蒸着作業を行うことにより、各端部における蒸着範囲を任意に拡大可能である。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来の円筒物蒸着装置においては、円筒物２全体を真空容器１内に収納する必要があった。そのため、真空容器１および前記排気装置が大型化し、設備費増大の原因となる他、前記蒸着装置に対する円筒物２の着脱も大がかりとならざるを得なかった。更に、蒸着物発生装置５または円筒物２の移動機構や円筒物回転装置１０あるいは回転軸受３等が真空容器１内に位置するため、蒸着装置の構造が複雑化する他、故障の発生率が上昇するという問題もあった。

【０００９】また、蒸着作業中、回転軸受３や円筒物回転装置１０は前記ヒーターにより加熱されるが、この場合、軸受等の熱変形や熱膨張に伴い円筒物２の保持に支障が生じたり、潤滑油が使用できないことに伴い可動部の焼き付きや動作不良が生じたりする他、高温下において、これら設備を構成する部材から発生するガスが前記被膜へと混入する可能性があるため、これら装置については、耐熱に対する特別の配慮が必要であった。

【００１０】一方、蒸着が行われる円筒物２には通常市販品を用いているが、この場合、円筒物２の製造および流通の過程でその表面が汚れていると、この汚れが真空蒸着作業中不純ガスとなって前記被膜に混入し、硬度や密着力を始めとする前記被膜の物性を大幅に低下させる場合がある。そこで、真空蒸着を行う前に、予め円筒物２を洗浄しておく必要があるが、上記従来の円筒物蒸着装置においては、円筒物２全体が真空容器１内に収納されるため、円筒物２の洗浄に際しては、円筒物２全体を洗浄しなければならず、作業効率が低下するという問題があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記事情に鑑みてなされたもので、真空容器内で円筒物に電圧を印加して、この円筒物の端部に真空蒸着による被膜形成を行う円筒物蒸着装置において、

【００１２】円筒状をなす第一の部材と、前記第一の部材を、前記第一の部材の外周側からその軸線を中心に回転可能に支持する第二の部材と、

【００１３】前記第二の部材の一端側に隣接し、前記第二の部材の一端が前記軸線方向から挿入され、しかも、その挿入量が相対的に可変とされる真空容器と、前記真空容器内に設置される蒸着物発生装置と、

【００１４】前記円筒物をその軸線を中心に回転させる回転装置および前記円筒物に電圧を印加する電圧印加装置とを具備し、

【００１５】前記円筒物が前記第一の部材に同軸に挿通され、前記真空容器内に突出した状態で前記第一の部材に固定され、しかも、前記円筒物、前記第一の部材、前記第二の部材および前記真空容器間がそれぞれ密封されているとともに、前記真空容器と前記円筒物が電気的に絶縁されていることを特徴とする円筒物蒸着装置である。

【００１６】

【作用】

本考案の円筒物蒸着装置においては、円筒物の端部のみを真空容器に挿入すればよいため、真空容器および排気装置の小型化が可能となり、設備費が低減する。また、蒸着作業中、軸受、シール部、および回転装置等がヒーターから隔離されているため、これらの故障が減少する他、被膜に対する不純ガスの混入も起こりにくく、作業時における信頼性が向上する。しかも、各部品を特殊な設計とする必要がないので、一般標準品の使用が可能となり、製作費が低減する。

【００１７】一方、蒸着作業前に円筒物の洗浄を行う場合には、前記真空容器に挿入された部分（円筒物がパイプ状をなす場合にはその内周も含む）のみを洗浄すればよいため、洗浄作業における作業効率が大幅に向上する。

【００１８】更に、蒸着装置に対する円筒物の着脱を前記真空容器外で行うことが可能であるため、着脱作業が容易となる。

【００１９】

【実施例】

以下、図面に基づき、本考案の実施例について更に詳しく説明する。本考案の円筒物蒸着装置およびこの装置に対する円筒物の装着状況を図１に示す。図１において、符号１１は円筒状をなす内部可動ハウジング（第一の部材）で、その中心孔１１ａの内周面にはその周方向に沿って凹部１１ｂが形成され、凹部１１ｂ内には真空シール１２がはめ込まれている。本実施例の場合、真空シール１２としてはＯ−リングが使用されている。

【００２０】また、円筒物２は内部可動ハウジング１１に中心孔１１ａと同軸に挿通され、その結果、円筒物２の一端が内部可動ハウジング１１の端面から所定の長さだけ突出する。この場合、真空シール１２の内周側に位置する円筒物２の外周面には、機械加工等の方法により、外周面が平滑とされた真空シール部１３が形成され、その結果、真空シール部１３の外周は真空シール１２で完全にシーリングされている。そして、円筒物２は、このシーリングにより内部可動ハウジング１１に固定される。なお、この真空シール部１３は、円筒物２の他端側の同位置にも同様に形成される。

【００２１】更に、内部可動ハウジング１１の外周には環状をなす回転軸受１４の内輪が固定金具１５により固定され、回転軸受１４の外輪は固定金具１５ａにより円筒状をなす外部可動ハウジング（第二の部材）１６に固定されている。その結果、内部可動ハウジング１１は、外部可動ハウジング１６に支持された状態で、その軸線を中心に回転可能となっている。なお、内部可動ハウジング１１と外部可動ハウジング１６間は、回転シール１７によりシーリングされている。ここで、回転シール１７としては、磁気シール、オイルシール、もしくはリップシール等が用いられる。また、内部可動ハウジング１１内には流路１８が形成され、流路１８内を冷却水１９が循環している。

【００２２】そして、外部可動ハウジング１６の外周は滑り軸受２０を介して固定ハウジング２１に前記軸線方向に移動可能に支持され、固定ハウジング２１は真空容器２２の一端面に開口する挿入用ハウジング２３に、前記軸線方向に沿って挿入されている。その結果、内部可動ハウジング１１および外部可動ハウジング１６は、固定ハウジング２１に支持された状態で、真空容器２２内を前記軸線方向に移動可能となっている。なお、固定ハウジング２１と挿入用ハウジング２３との間には、絶縁部２４が形成されている。

【００２３】一方、真空容器２２内には、前記軸線を挟んで上下にそれぞれヒーター２５とイオンプレーティング用の蒸着物発生装置２６が設置されている。この蒸着物発生装置２６は、前記軸線の直下に設置された直流放電プローブ２７と、その下部に設置された坩堝２８および坩堝２８内の蒸着材料２９を加熱する電子銃３０と、真空容器２２内に反応ガスを導入するガス導入ノズル３１および直流放電プローブ２７に給電する直流放電プローブ電源用３１とからなっている。なお、直流放電プローブ２７と直流放電プローブ用電源３２間を連結する電線３３は、絶縁部２４ａにより絶縁されている。なお、符号３４は真空容器２２内を排気するための排気口で、更に、排気口３４は排気装置（図示せず）に接続されている。

【００２４】また、真空容器２２内において、外部可動ハウジング１６を最も真空容器２２内に挿入した場合の各可動ハウジング１１，１６先端の到達位置と、蒸着物発生装置２６およびヒーター２５との間には、前記軸線に対し垂直な隔壁３５が形成され、しかも、隔壁３５と、前記軸線との交点の周囲には、この交点を中心として円形状に開口する開口部３５ａが形成されている。その結果、内部可動ハウジング１１に円筒物２を装着した場合には、内部可動ハウジング１１の端面から突出した円筒物２の端部のみが開口部３５ａを介して蒸着物発生装置２６およびヒーター２５との間に突出する。

【００２５】他方、外部可動ハウジング１６の他端には外周方向に向けフランジ部１６ａが形成され、フランジ部１６ａの真空容器２２側端面と固定ハウジング２１のフランジ部１６ａ側端面との間は伸縮シール３６でシーリングされている。この伸縮シール３６は前記軸線方向に伸縮可能なため、真空容器２２内における外部可動ハウジング１６の移動にかかわらず、外部可動ハウジング１６と固定ハウジング２１とは常時シーリングされる。

【００２６】また、フランジ部１６ａの後方には、円筒物２の全長に合わせた長さの台車３７が、その長手方向を前記軸線と一致させた状態で前記軸線に沿って移動可能に配置され、その先端は絶縁部２４ｂを介して外部可動ハウジング１６の後端に固定されている。

【００２７】そして、台車３７の後端部には、蒸着装置に円筒物２を装着した場合、円筒物２の一端が搭載される支持台３８が形成されている。ここで、支持台３８の位置は、円筒物２の他端側に形成された真空シール部１３をその外周面から支持する位置とされ、また、支持台３８上には、真空シール部１３を支持した場合、円筒物２が前記軸線と同軸に回転可能となるよう回転軸受３９が設けられている。また、符号１５は回転軸受３９のローラーである。なお、回転軸受３９の例としては、図２に示すようにローラー３９ａを３箇所に配置しその中央に真空シール部１３を搭載するものがある。この場合、上部のローラー３９ａは容易に取り外し可能とされ、円筒物２の搭載を容易としている。

【００２８】更に、台車３７上には、円筒物回転装置１０が形成されている。この円筒物回転装置１０は、台車３７上に設置されたモーター４と、前記軸線を中心に回転する歯車４０と、モーター４の回転を減速して歯車４０に伝達する減速歯車４０ａとから構成され、しかも、歯車４０は、円筒物２を台車３７に搭載した場合、円筒物２の外周面に対し着脱可能とされている。ここで、支持台３８と回転軸受３９およびモーター４と減速歯車４０ａとの間には、それぞれ絶縁部２４ｃ，２４ｄが形成されている。

【００２９】すなわち、本実施例の円筒物蒸着装置においては、上記各可動ハウジング１１，１６、ならびに支持台３８および円筒物回転装置１０の各部材はいずれも台車３７上に設置され、更に、円筒物２は専らこれら各部材により支持されている。そのため、円筒物回転装置１０を作動させつつ、台車３７を前記軸線方向に移動させることにより、円筒物２の前記軸線を中心とした回転運動および前記軸線方向への移動が可能となっている。

【００３０】なお、符号４１は電圧印加装置である。これは、円筒物用電源４２と、それに接続された電圧印加部４３とからなり、台車３７に円筒物２を搭載した場合、円筒物２の外周面と電圧印加部４３とを接触させ、円筒物用電源４２の負電圧を、円筒物２に印加するものである。この電圧印加装置４１においては、電圧印加部４３が円筒物２の回転および軸線方向への運動の有無に拘らずその外周面と接触可能なため、円筒物２への負電圧の印加が、常時可能となっている。

【００３１】また、図１に示すように、円筒物２が中空部４４を有するパイプ状をなしている場合には、排気時および蒸着時における中空部４４からの空気の流入を防止するため、蓋状の真空シール部材４５を用い、円筒物２の他端を予め被覆した後、真空蒸着を行う。ここで、円筒物２の端面は、真空シール部材４５によるシーリングを確実なものとするため、機械加工等の手段を用いて平滑にしておく必要がある。

【００３２】次に、本実施例における真空蒸着の手順について述べる。（１）図１のように、円筒物蒸着装置に円筒物２を装着した状態において、台車３７を前記軸線方向に移動し、真空蒸着による被覆を行う範囲が真空蒸着の際生じる蒸着流の発生範囲（図１中矢印ｘで示した範囲）と重なるまで円筒物２の一端を真空容器２２の隔壁３５から突出させる。

【００３３】（２）円筒物回転装置１０を作動させて円筒物２を前記軸線を中心に回転させ、前記排気装置を作動させて真空容器２２内を真空状態とする。

【００３４】（３）真空容器２２内にガス導入ノズル３１より反応ガスを導入して真空容器２２内を所定濃度内に保持し、坩堝２８内の蒸着材料２９を電子銃３０により溶解、イオン化させるとともに、イオン化した蒸着材料２９と反応ガスとを直流放電プローブ用電源３２により直流電圧が印加される直流放電プローブ２７により正イオン化する。

【００３５】（４）この正イオンを、ヒーター２５により加熱され、しかも円筒物用電源４２により負電圧が印加された円筒物２に引き寄せることにより、真空蒸着による被膜が形成される。

【００３６】なお、本実施例においては、イオンプレーティングによる真空蒸着を行ったが、真空蒸着法として、イオンプレーティングの代わりにプラズマＣＶＤを用いることもできる。この場合には、真空容器２２内の直流放電プローブ２７、坩堝２８、電子銃３０、および直流放電プローブ用電源３２は必要ない。

【００３７】プラズマＣＶＤを用いた真空蒸着の手順について以下に述べる。（ａ）上記（１）の状態で真空容器２２を排気した後、ガス導入ノズル３１から真空容器２２内にキャリアガスを含む原料ガス導入して真空容器２２内を所定濃度内に保持する。

【００３８】（ｂ）円筒物用電源４２により円筒物２に直流電圧を印加し、真空容器２２との間にグロー放電を起させ、キャリアガスを含む原料ガスをプラズマ化させる。

【００３９】（ｃ）このプラズマ中の正イオンを、ヒーター２５により加熱され、しかも円筒物用電源４２により負電圧が印加された円筒物２に引き寄せることにより、真空蒸着による被膜を形成させる。

【００４０】上記いずれの方法においても、円筒物２の一端の被覆終了後、、円筒物２を真空容器２２から引き抜き、台車３７上の円筒物２を逆向きとして、円筒物２他端の被覆を行うことにより、円筒部２の両端を短時間かつ容易に被覆することができる。また、各可動ハウジング１１，１６および固定ハウジング２１と、円筒物２の先端とは隔壁３５により遮断されているので、蒸着中蒸着材料の蒸気が各可動ハウジング１１，１６および固定ハウジング２１等にかかったり、各可動ハウジング１１，１６および固定ハウジング２１がヒーター２５により過剰に加熱されることはない。

【００４１】なお、上記の通り、本実施例においては、真空容器２２内における円筒物２の位置調整等に際し、円筒物２を搭載した台車３７を真空容器２２に対して移動させる方法が採られているが、必要に応じ、円筒物２を固定し、真空容器２２を円筒物２の軸線方向に移動させる形式としてもよい。

【００４２】また、外部可動ハウジング１６と固定ハウジング２１間のシーリング方法として、図３に示すように、固定ハウジング２１を前記挿入方向後方に延長するとともに、フランジ部１６ａを廃し、この延長部分の内周と外部可動ハウジング１６の外周との間に、周方向にリップシール４６を配置して両者間をシーリングすることもできる。

【００４３】更に、円筒物２として市販品を用いた場合、そのままの状態では表面粗さが粗く、真空シールが不可能となることがある。この場合、機械加工を行う必要があるが、上記の通り、本考案においては、真空シール部１３と、円筒物２の両端のみを加工すればよいので、機械加工範囲が極めて少なくて済むという利点がある。

【００４４】

【考案の効果】

以上説明した通り、本考案の円筒物蒸着装置においては、円筒物の端部のみを真空容器に挿入すればよいため、真空容器および排気装置の小型化が可能となり、設備費が低減した。また、蒸着作業中、軸受、シール部、および回転装置等がヒーターから隔離されているため、これらの故障が減少する他、被膜に対する不純ガスの混入も起こりにくく、作業時における信頼性が向上した。しかも、各部品を特殊な設計とする必要がないので、一般標準品の使用が可能となり、製作費が低減した。

【００４５】一方、蒸着作業前に円筒物の洗浄を行う場合には、前記真空容器に挿入された部分（円筒物がパイプ状をなす場合にはその内周も含む）のみを洗浄すればよいため、洗浄作業における作業効率が大幅に向上した。

【００４６】更に、円筒物蒸着装置に対する円筒物の着脱を前記真空容器外で行うことが可能であるため、着脱作業が容易となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一実施例を示す円筒物蒸着装置の断
面図である。

【図２】本考案の支持台におけるローラーの配置の例を
示すＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

【図３】本考案における外部可動ハウジングと固定ハウ
ジング間のシーリング方法の例を示す断面図である。

【図４】従来の円筒物蒸着装置の例を示す模式図であ
る。

【図５】従来の円筒物蒸着装置の例を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１、２２真空容器２円筒物３，１４，３９回転軸受４モーター５，２６蒸着物発生装置６，３４排気口７減速装置８レール９移動車１０円筒物回転装置１１内部可動ハウジング（第一の部材）１１ａ中心孔１１ｂ凹部１２真空シール１３真空シール部１５，１５ａ固定金具１６外部可動ハウジング（第二の部材）１６ａフランジ部１７回転シール１８流路１９冷却水２０滑り軸受２１固定ハウジング２３挿入用ハウジング２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ絶縁部２５ヒーター２７直流放電プローブ２８坩堝２９蒸着材料３０電子銃３１ガス導入ノズル３２直流放電プローブ用電源３３電線３５隔壁３５ａ開口部３６伸縮シール３７台車３８支持台３９ａローラー４０歯車４０ａ減速歯車４１電圧印加装置４２円筒物用電源４３電圧印加部４４中空部４５真空シール部材４６リップシールＡ蒸着物発生装置の移動位置ｘイオンプレーティングを用いた真空蒸着における蒸
着流の形成範囲

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】真空容器内で円筒物に電圧を印加し
て、この円筒物の端部に真空蒸着による被膜形成を行う
円筒物蒸着装置において、円筒状をなす第一の部材と、前記第一の部材を、前記第
一の部材の外周側からその軸線を中心に回転可能に支持
する第二の部材と、前記第二の部材の一端側に形成され、前記第二の部材の
一端が前記軸線方向から挿入され、しかも、その挿入量
が相対的に可変とされる真空容器と、前記真空容器内に
設置された蒸着物発生装置と、前記円筒物をその軸線を中心に回転させる回転装置およ
び前記円筒物に電圧を印加する電圧印加装置とを具備
し、前記円筒物が前記第一の部材に同軸に挿通され、前記真
空容器内に突出した状態で前記第一の部材に固定され、
しかも、前記円筒物、前記第一の部材、前記第二の部材
および前記真空容器間がそれぞれ密封されるとともに、
前記真空容器と前記円筒物が電気的に絶縁されているこ
とを特徴とする円筒物蒸着装置。
【請求項２】上記真空蒸着の方法として、イオンプレ
ーティングもしくはプラズマＣＶＤのいずれかを用いる
ことを特徴とする請求項１記載の円筒物蒸着装置。