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真空鍍膜機比較片機構性能和強度的優化設計

發布日期:2016-10-29 00:00 來源:http://www.teefurs.com 點擊:

      分析現有光學真空鍍膜機比較片機構在使用過程中存在的問題。根據現代光學真空鍍膜機的發展趨勢和實際生產中急需解決的問題,通過多方麵的研究分析,優化設計新一代的鍍膜機比較片結構,解決影響光學薄膜質量和超多層精密光學薄膜鍍製的問題,以提高薄膜的監控精度,實現係統的自動控製,提高光學真空鍍膜機生產效率,降低生產成本。使現代光學真空鍍膜機的結構配置及使用效果達到最佳。

真空鍍膜機比較片機構性能和強度的優化設計

  從上世紀八十年代以來,全球光電科學技術發展與進步迅猛,我國研發光學真空鍍膜機設備,在引進消化吸收的基礎上,也迅速發展起來。最近二十多年,我國逐漸成為全球光學產品的加工基地,作為光學產品的關鍵工序,也是最後一道工序-- 鍍膜,要求越來越高,真空鍍膜機性能和配置也必然要得到加強,提高設備質量、完善設備性能、提高生產效率等問題就顯現出來,這就涉及到此類設備的改造、設計研發,要求相關技術人員去解決。

  真空鍍膜機比較片機構就是該類設備的必不可少的關鍵部件,高端配置的設備對比較片機構要求越來越高,真空技術網(http://www.chvacuum.com/)認為它對鍍製多膜層的檢測和生產效率有著重要的不可替代的作用。下麵就真空鍍膜機比較片機構在使用中的出現的問題,以及優化創新設計後的結構進行對比分析。

1、現有真空鍍膜機比較片機構

  1.1、通用的鍍膜機比較片結構

  國內低端的真空鍍膜機,從發展之初到近10年左右,大多還沿用的該比較片結構,如圖1 所示。此比較片換位機構,通常由6 個獨立的直徑Φ22mm 的比較片組成,如圖1(b)。該機構主要由1 個托盤16、三個支撐杆110 及1 個比較片盤18 組成,如圖1(a),三個支撐杆110 對托盤16起固定、支撐的作用,比較片盤18 靠齒輪齧合把運動輸入使之旋轉撥片,三者配合就完成撥片換位動作。由於一般的鍍膜機真空室直徑尺寸都不大,整個機構的直徑(Φ124mm)相比較就有些偏大,導致工件盤上可裝載的鍍製工件麵積比較小,並且該機構隻可放置6 個比較片13,直接影響生產效率。

  該結構的特點是:結構簡單,加工製造方便,安裝實施方便易行。缺點:該結構直徑麵積比較大,影響裝載工件的數量;比價片放置數量少,降低了生產效率;強度和剛度有限,又由於該結構完全暴露在真空室內,真空室內高溫濺射磨料的影響,使轉動平穩性、靈活性一般,傳動位置重複的一致性誤差較大,清洗維護頻繁。

真空鍍膜機比較片機構性能和強度的優化設計

圖1 通用的鍍膜機比較片結構

  1.2、改進後的鍍膜機比較片結構

  根據現有比較片結構在使用過程中暴露出的問題,對原有通用鍍膜機比較片結構進行多次的改進,形成以下的結構,如圖2(a)、(b)所示。通過設計可重疊放置比較片存儲筒,使比較片機構直徑所占麵積減小,但放置的比較片數量增加到20 片左右, 整個機構直徑縮小為Φ89mm。結果可增加較小工件鍍膜盤上裝載工件的數量,提高生產效率,還可以提高薄膜監控的精度,並降低對硬件係統的要求,容易實現對係統的自動控製。

  具體動作實施,改進後多片比較片機構的轉動,通過連接板23 和連接塊21 固定在真空室頂板上,比較片機構的旋轉運動,由旋轉密封軸把運動輸入真空室內的大齒輪,帶動小齒輪所在傳動軸24 的轉動,最終實現整個比較片機構的轉動。比較片切換比較片時,通過撥盤29 轉動一個工位,比較片存儲筒219 內落下一個比較片,到達預設的位置,同時,切換的比較片隨著工位轉動落在比較片接受筒212 內,每切換一次,撥動一個工位。其中,傳動軸24、大齒輪、小齒輪和軸承座組成的傳動機構來完成撥盤轉動。

  其特點是:(1)減小比較片機構直徑的麵積,提高裝載鍍製工件的數量;(2) 增加比較片的數量,提高生產效率,提高薄膜監控的精度,降低對硬件係統的要求,係統容易實現自動控製。缺點:該比較片結構直徑小而長(Φ89×370),影響其使用的強度和剛度;由於該結構暴露在高溫濺射磨料的真空室內,影響其轉動平穩性、靈活性,且轉動位置重複的一致性較差,維護清洗頻繁費工。

2、鍍膜機比較片優化設計機構

  在真空鍍膜機發展過程中,真空鍍膜機比較片在光學鍍膜機中擔負著裝載比較片的功能。比較片裝載數量少,限製光學薄膜的鍍製層數;比較片有效麵積小,光路調整不方便,光信號的信噪比差,嚴重影響光學薄膜的質量。根據現在鍍膜產品的要求,現有的真空鍍膜機比較片機構,已不能滿足現代光學30 層以上精密光學薄膜的鍍膜要求。為解決現有技術上存在的缺陷,綜合以上兩種比較片結構優缺點和新產品鍍膜的要求,創新、優化設計新一代的比較片機構,該裝置要滿足:結構簡單;比較片裝載方便;重複定位性好;可靠性高;製造成本低等特點。

  真空鍍膜機多片式比較片裝置,有比較片裝載換位機構、轉動密封饋入機構和換位驅動機構,如圖3 所示。

  換位驅動機構固定在鍍膜機箱體頂板4 上,由電機9、主動齒輪8、從動齒輪7、和定位盤6 組成,其中從動齒輪7 和定位盤6 固定在軸1 上,定位盤6 上有3 個均分的狹縫,槽型光藕17 在狹縫處接受光信號,控製電機的旋轉和停止。

  轉動密封饋入機構由威爾遜密封機構5 和軸承座2 組成,軸承座2 外側套裝有固定筒3,固定在鍍膜機箱體頂板4 上。裝載換位機構由撥動盤15、支承盤16、上盤14 和比較片存儲筒13 組成。撥動盤15 連接的撥動軸11,通過聯軸器10 和密封饋入機構的軸1連接。

真空鍍膜機比較片機構性能和強度的優化設計

圖2 改進後的比較片結構 圖3 比較片優化設計結構

  真空鍍膜機多片式比較片裝置的設計特點:

  1)固定筒3 圓筒形狀、大直徑、厚壁結構的設計和周向對稱的固定方式,可保證其有足夠的強度和剛度,同時,還可阻止高溫濺射磨料對其內部零部件汙染,保證撥動盤15 轉動的靈活性。

  2)圓形軸承座2 的設計,保證軸承座安裝的密封性和垂直度;增大軸1 的直徑尺寸,加大軸承座2 中兩軸承的安裝間距,提高其自身的強度和剛度,保證轉動過程中軸1 的剛度和撥動盤15的旋轉靈活性、位置重複的一致性。

  3)裝載換位機構,通過擴大支承盤16 的直徑,使該機構在平麵方向的有效麵積增大,可安裝直徑大(Φ26.5mm)的比較片,有利於光路調整,提高光學薄膜質量;比較片12 由單片玻璃作為一個比較片單元,比較片采用空間立體疊加安裝方式,多片玻璃疊加安裝在一個比較片存儲筒13 內,實現一次可放置50~100 片比較片,解決鍍膜機鍍製多層精密光學薄膜,比較片數量少影響鍍膜層數和精度的問題。

  4)定位盤6 與槽型光藕17 的配合,通過槽型光藕來感知定位盤上三個均分的120°狹縫,控製電機轉動停止。軸1 旋轉定位重複的一致性得到保證,帶動撥動盤15 完成準確的撥片動作。

  5) 轉動密封饋入機構引入威爾遜密封機構5,既保證電機9 通過齒輪齧合帶動軸1 的靈活轉動,又保證真空室對外部的密封作用。優化設計的真空鍍膜機多片式比較片裝置,其特點:(1)結構簡單,強度高,可靠性好;(2)比較片裝載數量大,生產效率提高,可鍍製超多層精密光學薄膜;(3)比較片直徑增大,提高薄膜監控的精度,降低對硬件係統的要求,係統容易實現自動控製;(4)維護保養費用低。

3、結論

  通過對真空鍍膜機多片式比較片裝置的優化設計,保證了比較片機構撥片轉動的靈活性和重複的一致性,解決了比較片有效麵積小,光路調整不方便,光信號信噪比差的問題,又解決了比較片裝載數量少的問題,可以使現有的真空鍍膜機鍍製光學薄膜的質量大大提高,並且30 層以上的光學薄膜得以鍍製完成。實踐證明此比較片結構是有用的,可以在現代的光學真空鍍膜行業進行推廣和實施,認為對社會帶來和產生更大的經濟效益。


相關標簽:鍍膜機

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