LV14196B - Augstražīga ierīce pārklājumu uznešanai vakuumā uz rullī satītas pamatnes - Google Patents

Description

Izgudrojums attiecas uz ierīci rullī satīta garmēra materiāla (pamatnes), galvenokārt - uz garmēra un ievērojami platas polimēru plēves un metālu folijas, pārklāšanu vakuumā. Šajā tehnikas nozarē materiāla garums rullī parasti nodrošina pietiekoši ilgstošu nepārtrauktu procesu iekārtas efektīva ražīguma sasniegšanai.

Ierīces pārklājumu uznešanai vakuumā uz rulļveida pamatnes tiek diezgan plaši pielietotas dažādās rūpniecības nozarēs. Tādas ierīces ir plaši izplatītas iesaiņojamo un dekoratīvo materiālu ražošanā un tiek arvien biežāk pielietotas sarežģītākās augsto tehnoloģiju nozarēs, lai ražotu dažādus izstrādājumus elektronikai, elektrotehnikai, sakaru aparatūrai utt. Pēdējos gados aktīvas darbības tiek veiktas, lai radītu saules enerģijas pārveidotājus, lietojot tādas iekārtas. Augsto tehnoloģiju nozares izvirza stingrākas prasības uznesto slāņu kvalitātei, pie kam slāņu skaits atsevišķa pārklājuma struktūrā pieaug, uznesto materiālu uzskaitījums paplašinās. Bieži šo materiālu sastāvs ir ļoti sarežģīts, un tie ir ļoti jutīgi pret mehāniskoi un termisko iedarbību apstrādāšanas procesā vakuumā. Ir arī ļoti svarīgi nesabojāt pamatnes pusi (frontālo pusi), uz kuru pārklājumi ir jāuznes.

Ir zināma ierīce pārklājumu uznešanai vakuumā saskaņā ar Japānas patentpieteikumu 8325731 (pieteicējs ir firma TEIJIN LTD). Šā pieteikuma mērķis ir novērst pamatnes frontālās puses un pārklājumu bojāšanu. Kā parāda Fig.1, zināmā ierīce (20) satur sākuma materiāla atritināšanas rulli (21), vadrullīšu (22) sistēmu, pamatnes (23), dzesēšanas trumuli (25), uznešanas materiāla avotu (26) un gatavā produkta uztīšanas rulli (27). Vadrullīšu sistēma ir sakārtota tāda veidā, lai novērstu pamatnes frontālās puses (24) kontaktu ar šiem rullīšiem apstrādāšanas laikā. Tādējādi tiek novērsta pamatnes frontālās puses (24) bojāšana, kura būtu iespējama berzes dēļ ar rullīšu virsmu īpaši, ja rullīšu virsma nav ideāla nodilšanas vai apstrādāšanas nepilnīguma dēļ. Ir sevišķi svarīgi, ka zināmajā ierīcē uznestā pārklājuma kontakts ar rullīšiem tiek novērsts, tomēr ir jāatzīmē, ka zināmajai ierīcei ir virkne būtisku trūkumu:

- pirmkārt, tā ir maznoderīga augstražīgām sistēmām, kad pārklājumu avotu (magnetronu uzputināšanas ierīces, termiskie iztvaicētāji un tamlīdzīgi) lielas jaudas un/vai procesu (plazmas tehnoloģijas, CVD procesi un tamlīdzīgi) augstas intensitātes nodrošināšanai ir vajadzīga pamatnes efektīva dzesēšana. īpaši efektīva dzesēšana ir arī nepieciešama pārklājumu uznešanai uz ļoti plānas un/vai ārkārtīgi siltumjūtīgas pamatnes. Tomēr vadrullīšu specifiskais izvietojums minētajā ierīcē neļauj nodrošināt pietiekamu virsmu pamatnes kontaktu ar dzesēšanas bloku (šai gadījumā - ar dzesēšanas trumuli). Kā redzams uz Fig.1, maksimālais trumuļa aptveres leņķis ar pamatni ir daudz mazāks par 180 grādiem. Kontaktvirsmas paplašināšanas iespēja ar trumuļa diametra palielināšanas palīdzību ir diezgan ierobežota vakuuma kameras robežās, jo tas prasa iekārtas gabarītu palielināšanu un papildu lieljaudas vakuumsūkņus, kas ir saistīts ar iekārtas kopējo sadārdzināšanos;

- otrkārt, kā jau iepriekš minēts, salikto daudzkomponentu pārklājumu uznešana ir bieži nepieciešama, lai ražotu mūsdienu augsto tehnoloģiju materiālus. Divu un vairāk zonu sakārtojums ir nepieciešams daudzkomponentu pārklājuma dažādo slāņu uznešanai vienas vakuuma iekārtas robežās, lai realizētu pietiekami ražīgus procesus. Zināmās ierīces konstrukcijas īpatnības nedod iespējas tādas zonas radīšanai.

Piedāvātā izgudrojuma mērķis ir iekārtas ražīguma paaugstināšana, pārklājumu uznešanai izlietojot divas vai vairākas pārklājumu uznešanas zonas bez pamatnes frontālās virsmas saskaršanās ar jebkuriem tīšanas sistēmas elementiem. Piedāvātā izgudrojuma mērķis ir arī iekārtas tehnoloģisko iespēju paplašināšana, uznesot daudzkomponentu pārklājumu dažādus slāņus vakuuma iekārtas dažādās zonās. Vēl viens piedāvātā izgudrojuma mērķis ir iekārtas tehnoloģisko iespējas paplašināšana, uznesot pārklājumus uz plānas garmēra ruļļveida pamatnes ar samērā lielu platumu - no 300 līdz 2000 mm.

Vakuuma iekārtas ražīgums, uznesot pārklājumu uz plānas garmēra ruļļveida pamatnes, parasti ir ierobežots, tā kā tādas pamatnes un, it sevišķi, uz tām uznestie daudzkomponentu pārklājumi ir pakļauti bojāšanai tehnoloģiskā procesa gaitā. Ražīguma paaugstināšanai ir vajadzīga pamatnes virsmas kontakta un dzesēšanas ierīces darba virsmas paplašināšana. Tāpēc nospraustais mērķis tiek sasniegts ar kontaktvirsmas paplašināšanas palīdzību, izmantojot divus vai vairāk dzesēšanas blokus un cilpas tīšanas mezglu katra dzesēšanas bloku pāra starpā. Ja nepieciešams, dzesēšanas ierīce var saturēt trīs vai vairāk dzesēšanas blokus, un šajā gadījumā cilpas tīšanas mezgls ir uzstādīts katra dzesēšanas bloku pāra starpā. Katrs dzesēšanas bloks ir lielākoties izgatavots saskaņā ar zināmo tehniku nošķelta riņķa segmenta veidā. Riņķim ir pietiekami liels rādiuss, lai nodrošinātu maksimālu pamatnes virsmu kontaktu ar segmenta līklīnijas virsmu. Dzesēšanas bloki var būt izgatavoti trumuļu veidā, kuru pielietojums pamatnes dzesēšanai ir labi zināms vakuumtehnikā. Dzesēšanas bloka jebkuras konstrukcijas gadījumā tā virsma kontaktējas ar pamatni, un tādēļ dzesēšanas efektivitāte ir ierobežota, ko nosaka pamatnes spriegojuma spēku robežas tās tīšanas laikā pie ievērojamās kontakta virsmas. Pamatnes un dzesēšanas virmas kontaktspēku, kā ar pamatnes spriegojumu nosaka dzesēšanas līklīnijas virsmas rādiuss. Kontaktspēks samazinās, minētās līklīnijas virsmas rādiusu palielinot. Pieteicēja prakse liecina, ka rādiusu palielināšana pāri 10 m nerada pozitīvo efektu. Piedāvātā konstrukcija novērš tādu ierobežojumu. Vairāku dzesēšanas bloku pielietojums nodrošina arī iekārtas tehnoloģisko iespēju paplašināšanu, tā kā tas ļauj uznest daudzkomponentu pārklājuma atsevišķos slāņus vakuumiekārtas dažādajās zonās, pie tam zināmais princips - pamatnes pārtīšana bez tīšanas sistēmas elementu saskaršanās ar pamatnes frontālo virsmu - saglabājas.

Ir labi zināms, ka līdz ar plāno ruļļveida pamatnes platuma palielināšanu to bojāšanas riski augstražīgas apstrādāšanas laikā vakuuma iekārtās pieaug. Cilpas tīšanas mezgla uzstādīšana katra dzesēšanas bloku pāra starpā nodrošina vakuumiekārtas tehnoloģisko iespēju paplašināšanu, pateicoties samērā platas (iepriekš minētajās robežās) ruļļveida pamatnes izmantošanai, tā kā minētais mezgls kopā ar dzesēšanas blokiem novērš pamatņu sarozi vai citus bojājumus.

Fig.1 shematiski ir parādīts izgudrojuma realizācijas labākais variants, kur tiek izmantoti divi dzesēšanas bloki nošķelto segmentu veidā, kuru starpā ir uzstādīts cilpas tīšanas mezgls (9), ar diametru no 1 līdz 10 m un viens cilpas tīšanas mezgls.

Fig. 2 ir parādīts izgudrojuma realizācijas variants ar trīs blakus novietotiem dzesēšanas blokiem nošķeltu trumuļu veidā, kuru starpā ir uzstādīti divi cilpas tīšanas mezgli (9). Atkarībā no uznesto pārklājumu veida, pamatnes tipa un platuma un nepieciešamās ražīguma ierīce saskaņā ar piedāvāto izgudrojumu var arī saturēt vairāk dzesēšanas bloku un cilpas tīšanas mezglu, bet katra dzesēšanas bloku pāra starpā tiek uzstādīts cilpas tīšanas mezgls.

Fig.3a un Fig.3b shematiski ir parādīts cilpas tīšanas mezgls, kurš satur ieejas griezošo rullīti (11), centrālo griezošo rullīti (12) un izejas griezošo rullīti (13). Blakus cilpas tīšanas mezglam ir parādīti pamatnes tīšanas sistēmas vadrullīši (6), kuru asis ir vērstas perpendikulāri galvenajam virzienam pamatnes kustībā no atritināšanas ruļļa uz uztīšanas rulli.

Fig.4 ir parādīts grozāmais rullītis.

Fig.5 ir parādīta grozāmā rullīša fragments un mehānisms (17) rullīša kustīgās plāksnes atgriešanai izejas stāvoklī.

Fig.6 ir parādīts zināmais tehniskais risinājums saskaņā ar Japānas patentpieteikumu 08-325731, kur pamatnes frontālā puse nesaskaras ar tīšanas sistēmas vadrullīšiem.

Zīmējumos izmantoto apzīmējumu specifikācija ir sekojoša: 1 - ierīce pārklājumu uznešanai vakuumā uz rulli satītas pamatnes; 2 - pārklājumu uznešanas zonas; 3 - pamatne; 4 - atritināšanas rullis; 5 - uztīšanas rullis; 6 - pārtīšanas sistēmas vadrullīši; 7 - dzesēšanas bloks nošķelta riņķa segmenta veidā; 8 dzesēšanas bloks trumuļa veidā; 9 - cilpas pārtīšanas mezgls; 10 - uznešanas materiāla avots; 11 - ieejas griezošais rullītis; 12 - centrālais griezošais rullītis; 13 izejas griezošais rullītis; 14 - cilpas tīšanas mezgla rāmis; 15 - cilpas mezgla pagrieziena centrs; 16 - rullīša ārējas virsmas kustīgās plāksnes; 17 - mehānisms kustīgo plākšņu atgriešanai izejas stāvoklī; 18 - protektors; 19 - protektora rullis; 20 zināmā ierīce pārklājumu uznešanai vakuumā uz rulli satītas pamatnes; 21 - zināmās ierīces atritināšanas rullis; 22 - zināmās ierīces vadrullīši; 23 - zināmās ierīces pamatne; 24 - pamatnes frontāla puse zināmajā ierīcē; 25 - zināmās ierīces dzesēšanas trumulis; 26 - zināmās ierīces uznešanas materiāla avots; 27 - zināmās ierīces uztīšanas rullis.

Piedāvātā konstrukcija ir augstražīgā ierīce (1) pārklājumu uznešanai vakuumā uz garmēra ruļļveida pamatnes vakuumā satur vienu vai vairākas zonas (2) pārklājumu uznešanai, cauri kurām ruļļveida pamatne (3) pa vadrullīšiem (6) tiek pārtīta no atritināšanas ruļļa (4) uz uztīšanas rulli (5). Katra pārklājumu uznešanas zona var būt atsevišķā vakuumkamerā vai kopīgā vakuumkamerā atsevišķos nodalījumos. Pamatnes dzesēšanas ierīce satur divus vai vairākus dzesēšanas blokus nošķelta riņķa segmenta (7) vai trumuļa (8) veidā, kuru konstrukcija ir labi zināma un tiek plaši pielietota šajā tehnikas nozarē. Pamatnes tīšanas ierīce satur vienu vai vairākus cilpas tīšanas mezglus (9), katrs no kuriem ir uzstādīts starp dzesēšanas blokiem.

Labākajā izgudrojuma realizācijas variantā piedāvātā pārklājuma uznešanas ierīce, kas parādīta Fig.1, satur divus dzesēšanas blokus nošķeltu riņķa segmentu veidā (7), divas pārklājumu uznešanas zonas un vienu cilpas tīšanas mezglu (9).

Ierīce darbojas sekojoši. Pamatne (3) no atritināšanas ruļļa (4) tiek transportēta pa vadrullīšiem (6) un pa pirmā dzesēšanas bloka (7) līklīnijas virsmu, pie kam pārklājums tiek uznests uz pamatnes ar pārklājuma avota (10) palīdzību. Kā pārklājuma uznešanas avoti var tikt izmantotas zināmās PVD ierīces (magnetronu tipa uzputināšanas ierīces, termiskie iztvaicētāji un tamlīdzīgi), CVD, PECVD un citi avoti. Pēc pārklājuma slāņa(-u) uznešanas pirmajā dzesēšanas blokā pamatne pa vadrullīti (6) tiek virzīta uz cilpas tīšanas ierīci (9), kura ir uzstādīta augstāk par dzesēšanas bloka augšējo malu, nodrošinot nepieciešamo pamatnes spriegojumu un tās optimālo kontaktu ar dzesēšanas bloka līklīnijas virsmu. Pie tam rullītis (6) un cilpas tīšanas mezglu pirmais griezošais rullītis (ieejas rullītis) (11) ir izvietoti vienā plaknē, un ieejas rullīša (11) ass tiek griezta pret pamatnes transportēšanas galveno virzienu, kā rezultātā pamatnes kustības virziens cilpas tīšanas mezglā tiek mainīts saskaņā ar ieejas rullīša (11) pagrieziena leņķi. No rullīša (11) pamatne virzās uz centrālo griezošo rullīti (12), kura ass ir perpendikulāra pret jauno pamatnes kustības virzienu, kurš tiek uzdots ar rullīti (11). Pie tam rullītis (12) ir vienā plaknē ar rullīti (11). Apliecot rullīti (12), pamatne nonāk izejas griezošajā rullītī (13), kura ass ir pagriezta pret pamatnes transportēšanas galveno virzienu tādā leņķī, ka rullīša (11) ass un pats rullītis (13) ir vienā plaknē ar rullīti (12) un tīšanas sistēmas blakus vadrullīti (6). Apliecot izejas griezošo rullīti (13), pamatne maina virzienu un atkal virzās galvenajā transportēšanas virzienā.

Tādējādi secīgais rullīša pagrieziens noteiktā leņķī pret pamatnes kustības galveno virzienu un secīgais blakus rullīšu izvietojums vienā plaknē nodrošina cilpas tīšanas mezgla vēlamo funkcionēšanu. Pamatnes iziešanas procesā caur cilpas tīšanas mezglu minētajos apstākļos notiek pamatnes cilpas pagrieziens bez frontālās virsmas saskaršanās ar jebkuriem rullīšiem vai citiem ierīces elementiem. Rullīšu (11) un (13) pagrieziena leņķis un arī attālumi starp cilpas tīšanas mezgla visiem rullīšiem tiek izvēlētas tādā veidā, lai asu nobīde pamatnes tīšanai galvenajā virzienā būtu vienāda ar pamatnes platumu + 100 - 200 mm. Pēc pagrieziena pamatne nonāk otrajā dzesēšanas blokā, kur tiek uznests(-i) pārklājuma sekojošais slānis (sekojošie slāņi) un pēc tam tā tiek uztīta uz gatavā produkta ruļļa (5). Pēc pamatnes pagrieziena ir lietderīga virziena zināma korekcija tās tālākajai transportēšanai. Tā var tikt veikta ar zināmās centrēšanas ierīces palīdzību, to uzstādot starp cilpas tīšanas mezglu un nākošo dzesēšanas bloku.

Izgudrojuma realizācijas labākajā variantā centrēšanas ierīce ir integrēta cilpas tīšanas mezgla konstrukcijā (skat.Fig.3B). Pēc malas devēja, kas zīmējumā nav parādīts, signāla izpildmehānisms (nav parādīts) izpilda rāmja (14) un uz tā uzstādīto visu griezošu rullīšu nelielu pagrieziešanu. Tāda veidā cilpas tīšanas mezgls centrē pamatnes kustības virzienu, vienlaicīgi par nelielu leņķi pagriežot griezošos rullīšus apkārt centram (15). Tā kā izgudrojums ir paredzēts samērā platas pamatnes apstrādāšanai (300 ... 2000 mm), pamatnes nobīde gar griezošo rullīšu asīm tiek veikta bez tiešas slīdēšanas pa rullīšu virsmu, izmantojot kādu no zināmajām metodēm.

Izgudrojuma labākajā variantā katra rullīša ārējās virsmas sastāv no šaurām plāksnēm (16) kā ir parādīts Fig.4. Minētās plāksnes var viegli pārvietoties pa gultņiem, kas zīmējumos nav parādīti, ass virzienā. Pamatnei ejot uz saskaršanos ar griezošo rullīšu plākšņu virsmām un pārbīdoties ass virzienā pagrieziena laikā, pamatne arī plāksnes pārvieto šai virzienā par attālumu ΔΙ, kā parādīts Fig.4. Kad pamatne iznāk no saskaršanās ar griezošo rullīti, plāksnes atbrīvojas un atgriežas atpakaļ izejas stāvoklī ar atgriešanas mehānisma (17) palīdzību. Atspere vai gumijas lente var tikt izmantota kā atgriešanas ierīce.

Tā kā piedāvāta ierīce nodrošina uznestā pārklājuma augstu kvalitāti bez saskaršanās ar tīšanas sistēmas rullīšiem, daudzos gadījumos ir lietderīgi izmantot līdzekļus tādas kvalitātes saglabāšanai materiāla uztīšanas gaitā uz gatavā produkta ruļļa. Tas var tikt nodrošināts ar pārklājuma sargāšanas zināmo metožu palīdzību, izmantojot, piem., mīksta materiāla lenti (protektoru) kā parādīts Fig.1. Protektors (18) tiek padots no ruļļa (19), un pamatne kopā ar protektoru tiek uztīta uz gatavā produkta ruļļa (5).

Kopumā piedāvātā ierīce nodrošina pārklājumu augstražīgu uznešanu uz samērā platas polimēru plēves, metālu folijas un tamlīdzīgas pamatnes, pie tam nepieciešamā kvalitāte tiek nodrošināta salikta sastāva pārklājumiem. Pietiekoši platu un garu ruļļveida materiālu apstrādāšanas iespējamība nodrošina iekārtas nepārtrauktu darbu pietiekoši ilgstoša cikla laikā un veicina iekārtas augstu ražīgumu.

Claims (7)

1. Augstražīga ierīce pārklājumu uznešanai vakuumā uz rullī satītas pamatnes, kas satur pārklājumu uznešanas avotu, pamatnes dzesēšanas ierīci, pamatnes tīšanas sistēmu, kuri ir uzstādīti tajā pamatnes pusē, kura nav pārklājama, atšķirīga ar to, ka, lai paaugstinātu ierīces ražīgumu un produkta kvalitāti, kad nav pamatnes frontālās virsmas kontakta ar tīšanas sistēmas elementiem, tīšanas sistēma satur vismaz vienu pamatnes ciipas tīšanas mezglu, kurš ir uzstādīts pamatnes dzesēšanas ierīces atsevišķo bloku starpā.

2. ierīce saskaņā ar 1. punktu, kas atšķirīga ar to, ka minētais pamatnes ciipas tīšanas mezgls satur ieejas griezošo rullīti, centrālo griezošo rullīti un izejas griezošo rullīti, pie tam katrs griezošo rullīšu blakus esošais pāris skar pamatni vienā plaknē.

3. Ierīce saskaņā ar 1. punktu, kas atšķirīga ar to, ka katrs blakus esošo elementu pāris, konkrēti - ieejas griezošais rullītis un tīšanas sistēmas attiecīgais vadrullītis vai attiecīgā dzesēšanas bloka attiecīgā virsma, kā arī izejas griezošais rullītis un tīšanas sistēmas attiecīgais vadrullītis vai attiecīgā dzesēšanas bloka attiecīgā virsma, skar pamatni vienā plaknē.

4. Ierīce saskaņā ar 1. punktu, kas atšķirīga ar to, ka minētais pamatnes cilpas tīšanas mezgls ir uzstādīts augstāk par dzesēšanas ierīces augšējo malu.

5. Ierīce saskaņā ar 1. punktu, kas atšķirīga ar to, ka minētais pamatnes cilpas tīšanas mezgls ir uzstādīts zemāk par dzesēšanas ierīces apakšējo malu.

6. Ierīce saskaņā ar 1. punktu, kas atšķirīga ar to, ka minētais cilpas tīšanas mezgls ir integrēts kopā ar pamatnes centrēšanas ierīci.

7. Ierīce saskaņā ar 1. punktu, kas atšķirīgs ar to, ka ruļļa pamatnes platums ir robežās no 300 līdz 2000 mm.