一种镀膜转架

技术领域

本发明涉及镀膜技术领域，特别是涉及一种镀膜转架。

背景技术

目前，在利用真空镀膜设备同时对多个产品进行表面镀膜工艺时，一般是采用在设备工艺腔体中设置转架，并将产品通过挂杆固定在转架上的方式，使产品在跟随转架的转动中进行镀膜。通过转架的转动，可使得转架上的每个产品都获得面向溅射靶的均等受镀机会。

对于小型产品而言，为了使产品上需要镀膜的各个表面都得到均匀的膜层沉积，可通过使产品在跟随转架公转的同时依靠挂杆的转动进行自身转动的方式来实现。

但是，对于具有多个较大表面的产品，例如平面型产品，需要在产品的正反两个表面上进行镀膜，如果在工艺过程中产品频繁自转，反而容易在产品的正反两个表面上造成镀层不均匀的问题。较佳的方式，是在转架转动过程中，以固定的时间间隔或转动周期，对平面型产品进行快速地整体翻转，使产品的正反两个表面都能通过交替翻转方式快速转到面向溅射靶的一侧方向。

上述转架在设计上一般是在挂杆的自转与转架的公转之间形成二级联锁传动关系，因而在转架转动时，就无法对挂杆的自转再进行干预，从而难以适用于具有较大表面的平面型产品的镀膜。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种镀膜转架。

本发明实现上述目的的一种技术方案是：

一种镀膜转架，包括：

架体；

产品挂杆，其通过下端转动设于所述架体的底面上；

挂杆自转控制机构，设于所述架体的底面下方，包括：

摆臂，正交固设于所述挂杆的下端上，所述摆臂的两端上分设有一对纵向摇柄；

内侧向限位轨道，其沿所述挂杆的公转轨迹的内侧设置，并形成闭环结构，所述内侧向限位轨道包括圆弧轨道段和朝向圆弧内侧的峰形转折轨道段；

其中，当所述挂杆跟随所述架体公转时，通过所述圆弧轨道段对两个所述摇柄形成的侧向抵挡，使两个所述摇柄保持在分列于所述挂杆下端的前后两侧上，以限制所述挂杆自转，当所述挂杆公转至所述转折轨道段时，通过将位于前侧的一个所述摇柄导向所述转折轨道段，使所述摆臂因受到偏转作用带动位于后侧的另一个所述摇柄脱离所述内侧向限位轨道，并随所述摆臂逐渐转至位于所述挂杆下端的前侧，直至重新抵触在所述圆弧轨道段上，实现两个所述摇柄之间在转动后的所述摆臂上的前后位置互换，从而带动使所述挂杆进行一次自转动作。

进一步地，所述挂杆自转控制机构设有沿所述挂杆的公转轨迹的内侧设置的圆盘，所述内侧向限位轨道位于所述圆盘的圆周侧面上，所述圆盘的圆周侧面上具有峰形缺口，所述转折轨道段位于所述缺口的侧面上，所述圆弧轨道段位于所述缺口以外的所述圆盘的圆周侧面上。

进一步地，所述挂杆自转控制机构还包括导向轨道段，所述导向轨道段设于所述转折轨道段的外侧，用于将所述位于前侧的一个所述摇柄导向所述转折轨道段，所述转折轨道段包括相连的第一转折轨道段和第二转折轨道段，所述导向轨道段包括面向所述第一转折轨道段设置的第一导向轨道段，和与所述第一导向轨道段相连并面向所述第二转折轨道段设置的第二导向轨道段。

进一步地，所述挂杆自转控制机构还包括外侧向限位轨道，所述外侧向限位轨道设于所述导向轨道段的外侧，用于自外侧对所述位于后侧的另一个所述摇柄脱离所述内侧向限位轨道后的摆动轨迹进行限制。

进一步地，所述第一转折轨道段、所述第二转折轨道段、所述第一导向轨道段和所述第二导向轨道段包括直线型轨道段，所述外侧向限位轨道包括圆弧型外侧向限位轨道段。

进一步地，所述第一转折轨道段和所述第二转折轨道段之间夹角为钝角。

进一步地，所述第一转折轨道段和所述第二转折轨道段之间设有内凹的第三转折轨道段，所述导向轨道段还用于将所述位于前侧的一个所述摇柄进一步导向所述第三转折轨道段，以造成其与所述第三转折轨道段之间的相对转动。

进一步地，所述摇柄上套设有滚轮。

进一步地，所述架体包括上盘、下盘和连接设于所述上盘和所述下盘之间的支撑杆，所述挂杆设于所述上盘和所述下盘之间，并与所述上盘和所述下盘同时形成转动配合。

进一步地，所述转折轨道段在所述内侧向限位轨道上设置一至多个。

由上述技术方案可以看出，本发明通过在与转架架体形成转动配合的产品挂杆的下端上同轴设置两端各带有一个纵向摇柄的横向摆臂，以及在挂杆公转轨迹的内侧设置包括圆弧轨道段和峰形转折轨道段的内侧向限位轨道的闭环结构，可在挂杆跟随架体公转时，通过圆弧轨道段从内侧方向对两个摇柄形成侧向抵挡，使两个摇柄保持在分列于挂杆下端的前后两侧上，从而限制挂杆的自转；当挂杆公转至转折轨道段的起点侧时，通过设于转折轨道段外侧的导向轨道段，将位于挂杆前侧的一个摇柄导向转折轨道段，使摆臂在来自挂杆的公转拉力和导向轨道段与转折轨道段对摇柄的限制的共同作用下被迫产生偏转，带动位于后侧的另一个摇柄脱离内侧向限位轨道，并随摆臂一起逐渐转至位于挂杆下端的前侧，直至重新抵触在转折轨道段终点侧的圆弧轨道段上，实现两个摇柄之间在转动后的摆臂上的前后位置互换，从而通过摆臂每经过转折轨道段所产生的一次偏转动作，带动挂杆在公转过程中进行一次自转动作，实现周期性地对挂杆上安装的产品的不同受镀面之间进行快速翻转，以有效提高沉积速率，从而提高膜层均匀性。

附图说明

图1-图2为本发明一较佳实施例的一种镀膜转架的结构示意图。

图3-图4为本发明一较佳实施例的一种摆臂在挂杆轴承上的安装结构示意图。

图5为本发明一较佳实施例的一种内侧向限位轨道的结构示意图。

图6为本发明一较佳实施例的一种转折轨道段的放大结构示意图。

图7-图8为本发明一较佳实施例的一种挂杆限位机构的结构示意图。

图9-图13为本发明一较佳实施例的一种控制挂杆自转的原理示意图。

图14为本发明一较佳实施例的一种分体式轨道的装配结构示意图。

具体实施方式

为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体的实施方式对本发明进行详细的说明。

参考图1-图2。本发明的一种镀膜转架，包括：架体1，转动设于架体1上的挂杆10，以及设于架体1底面下方的挂杆自转控制机构18等几个主要结构组成部分。

在一较佳实施例中，架体1可采用筒形框架结构，具体可包括按上下同轴方式设置的上盘11和下盘19，以及连接在上盘11和下盘19之间，用于对上盘11和下盘19进行固定的多个纵向设置的支撑杆(图略)。其中，上盘11和下盘19按水平方式布置，从而上盘11的上表面形成架体1的顶面，下盘19的下表面形成架体1的底面。下盘19转动安装在镀膜设备腔体中，从而可受控带动整个架体1绕转动中心转动。

挂杆10竖直安装在上盘11和下盘19之间，并可与上盘11和下盘19同时形成转动配合。挂杆10可沿架体1的转动圆周依次布置多个。当架体1转动时，各挂杆10可跟随架体1作公转，且各挂杆10的公转轨迹完全相重合。

挂杆10上配置有夹具13，需要进行镀膜的产品2通过夹具13固定在挂杆10上。

挂杆10下端可通过挂杆轴承14转动安装在下盘19上。挂杆10上端可通过挂杆限位机构12与上盘11形成转动连接。

图1示出在架体1圆周上装载多个挂杆10时的示例。图2示出在架体1圆周上装载单个挂杆10时的示例。

以一种平面型产品2为例，例如图1-图2所示的一种矩形平面板状产品2，需要对产品2的正反两面进行镀膜。如果采用普通的二级转架镀膜，由于在挂杆绕转架的公转和自转之间通常具有联锁关系，所以镀膜工艺中，挂杆将在公转过程中不断进行自转，造成产品2正面或反面在频繁翻转中不能得到持续的膜层溅射，即膜层在产品2正面或反面上的沉积速率较低，从而会存在镀层不均匀问题。

针对上述问题，本发明通过在转架上设置挂杆自转控制机构18，将挂杆10的自转与绕转架的公转运动相分离，即对挂杆10的自转进行单独控制，以解决现有技术存在的上述缺陷。

参考图1-图2。挂杆自转控制机构18可包括设于挂杆10下端上的旋转机构15，和设于架体1底面下方，与旋转机构15形成配合的内侧向限位轨道16。

参考图3-图4并结合参考图1-图2。旋转机构15可包括设于挂杆10的下端上的一个摆臂151，以及设于摆臂151两端上的一对摇柄152。

在一较佳实施例中，可将挂杆10的下端通过转轴20，例如图示的一种U型槽转轴20安装在挂杆轴承14上，并将挂杆轴承14通过下盘19上的安装孔191固定在下盘19上，这样挂杆10的下端与下盘19之间就可形成转动配合，使挂杆10能够通过转轴20与挂杆轴承14之间的转动配合，在下盘19上进行自转。同时，可使得转轴20的下端自挂杆轴承14穿出而位于下盘19的下方，并将直臂形的摆臂151水平安装在竖直转轴20露出的下端上，使摆臂151与转轴20之间形成同轴同步转动关系。这样，当控制使摆臂151相对于挂杆轴承14(下盘19)进行偏转时，即可带动与摆臂151连接的转轴20也跟随作相对于下盘19的转动，实现与转轴20相连的挂杆10在下盘19(架体1)上的自转。

同时，在横向露出于转轴20以外的摆臂151的两端上，还对称设有两个摇柄152，摇柄152以竖直方式连接在水平摆臂151的两端上，并可朝向摆臂151的下方设置。

摇柄152可以固定或转动方式与摆臂151相连接。

参考图5并结合参考图1-图2。内侧向限位轨道16可安装在腔体的底面上，并位于架体下盘19的下方。内侧向限位轨道16沿挂杆10的公转轨迹的内侧设置，并形成闭环结构。

内侧向限位轨道16的总体呈圆形，其圆形的圆心与架体1的转动中心同心设置。内侧向限位轨道16可包括占据轨道主体的大部分长度的圆弧轨道段161，和连接在圆弧轨道段161之间的一小段转折轨道段162。其中，从图面方向看，转折轨道段162朝向圆弧轨道段161的圆心方向内陷，并形成一个山峰形态(或三角形态)的转折轨道段162。

在一较佳实施例中，内侧向限位轨道16可设置在一个圆盘21的圆周侧面上。圆盘21独立位于架体1下方，圆盘21的圆心与架体1的转动中心同心设置，但不随架体1转动。圆盘21的圆周位于挂杆10公转轨迹的内侧设置。圆盘21的圆周侧面上具有山峰形(或三角形)缺口，转折轨道段162即位于缺口处的圆盘21侧面上，而圆弧轨道段161则位于缺口以外的圆盘21的圆周侧面上。

其中，位于摆臂151两端上的两个摇柄152与圆弧轨道段161之间的配合可满足：当挂杆10随架体1公转时，位于摆臂151两端下方的两个摇柄152受到来自圆盘21外侧上的圆弧轨道段161的侧向限制，将一前一后地同时(或几乎同时)抵靠在圆弧轨道段161上，从而使摆臂151的位置得到相对固定而不会发生转动(或明显转动)，从而使得挂杆10不会发生相对于下盘19的转动(或明显转动)。

挂杆自转控制机构18还包括导向轨道段171。导向轨道段171设于转折轨道段162的外侧，并面对转折轨道段162设置。导向轨道段171用于将摆臂151上位于挂杆10公转方向前侧的一个第一摇柄152-1(参见图9)从圆弧轨道段161导向转折轨道段162，使第一摇柄152-1能够沿着转折轨道段162方向运动，从导向轨道段171和转折轨道段162之间的通路181的起点(入口)滑入，并从导向轨道段171和转折轨道段162之间的通路181的终点(出口)滑出至再次抵靠在圆弧轨道段161上。在此过程中，摆臂151将发生偏转，摆臂151上原来位于挂杆10公转方向后侧的一个第二摇柄152-2(参见图9)将因摆臂151的偏转而脱离圆弧轨道段161，从而不会进入导向轨道段171和转折轨道段162之间的通路181，而是绕开导向轨道段171和转折轨道段162之间的通路181，并随摆臂151的偏转再次抵靠在转折轨道段162前方的圆弧轨道段161上。同时，由于摆臂151受到的偏转作用，第一摇柄152-1与第二摇柄152-2之间在挂杆10公转轨迹上的前后位置也发生了互换。

参考图6和图5。在一较佳实施例中，转折轨道段162可包括相连的第一转折轨道段1621和第二转折轨道段1622。导向轨道段171可包括面向第一转折轨道段1621设置的第一导向轨道段1711，和与第一导向轨道段1711相连并面向第二转折轨道段1622设置的第二导向轨道段1712。

在一较佳实施例中，第一转折轨道段1621和第二转折轨道段1622可包括直线型轨道段。

进一步地，第一导向轨道段1711和第二导向轨道段1712可包括与第一转折轨道段1621和第二转折轨道段1622对应的直线型轨道段。

从图面方向看，导向轨道段171可设于一个三角形导向结构17的两个斜边的侧面上，并面向第一转折轨道段1621和第二转折轨道段1622设置。其中，第一导向轨道段1711与第一转折轨道段1621平行，第二导向轨道段1712与第二转折轨道段1622平行，导向轨道段171与转折轨道段162之间形成的通路181宽度，应略大于摇柄152的直径，以保证摇柄152进出导向轨道段171与转折轨道段162之间的通路181时的顺畅。

在一较佳实施例中，第一转折轨道段1621和第二转折轨道段1622之间构成的夹角为钝角。其中，夹角角度的大小可根据实际膜层工艺、产品及转速来设计。图示为一种具有130度夹角的第一转折轨道段1621和第二转折轨道段1622之间的夹角结构，但不限于此。

在一较佳实施例中，第一转折轨道段1621和第二转折轨道段1622之间还可设有朝向圆弧轨道段161的圆心方向内凹的第三转折轨道段1623。当摆臂151上位于前侧的一个第一摇柄152-1被导入导向轨道段171与转折轨道段162之间的通路181后，导向轨道段171可将第一摇柄152-1进一步导向第三转折轨道段1623，使得第一摇柄152-1容于第三转折轨道段1623的凹陷中，并在挂杆10对摆臂151形成的拉动作用下，与第三转折轨道段1623之间产生相对转动，使摆臂151的对应端以第三转折轨道段1623为转动支点发生偏转，从而使摆臂151另一端上原来位于后侧的一个第二摇柄152-2随摆臂151在第三转折轨道段1623上的偏转而相对第一摇柄152-1逐渐转向前侧。之后，公转中的挂杆10继续将摆臂151上现在已位于后侧的第一摇柄152-1从第三转折轨道段1623带出，并沿第二导向轨道段1712与第二转折轨道段1622之间的通路181导出。

在一较佳实施例中，第三转折轨道段1623可以采用凹槽形，例如图6所示的矩形凹槽，但不限于此。其中，凹槽的长度和宽度应保证摇柄152能够在凹槽中进行相对转动。

参考图5。在一较佳实施例中，挂杆自转控制机构18还可包括外侧向限位轨道22。外侧向限位轨道22设于导向轨道段171的外侧，也即外侧向限位轨道22设于导向结构17的外侧。外侧向限位轨道22用于自外侧对第二摇柄152-2在脱离内侧向限位轨道16的圆弧轨道段161后的摆动轨迹进行限制，以保证当导向轨道段171将第一摇柄152-1导向第三转折轨道段1623后，使得第一摇柄152-1容于第三转折轨道段1623的凹陷中，并在第三转折轨道段1623的凹陷中形成可靠转动，不至脱出。

参考图6。在一较佳实施例中，外侧向限位轨道22可设有圆弧形外侧向限位轨道段221，其圆弧形与第二摇柄152-2随摆臂151摆动时的轨迹对应。

参考图3-图4。在一较佳实施例中，摇柄152上可套设有滚轮153，从而方便摇柄152与内侧向限位轨道16之间的运动配合，同时也可防止摇柄152与内侧向限位轨道16之间因长时配合而发生磨损。

在一较佳实施例中，根据工艺需要，转折轨道段162在内侧向限位轨道16上可设置一个或多个。即在转架的一个转动周期内，挂杆10及其装载的产品2将对应翻面一次或多次。

参考图7-图8。在一较佳实施例中，挂杆限位机构12转动安装在上盘11上。其中，挂杆限位机构12设有翻扣限位块123，翻扣限位块123的一端可通过水平的旋转轴122与定位固定块121形成转动连接，并进一步通过定位固定块121与上盘11安装连接。这样，挂杆限位机构12即可在上盘11上绕旋转轴122进行上下转动。

翻扣限位块123的另一端的底面上可内置限位轴承124，用于在将翻扣限位块123向下翻转后，使限位轴承124扣在挂杆10上端上形成转动配合。这样，挂杆10的上下两端就与上盘11和下盘19之间同时形成转动配合。

参考图9-图13。本发明转架运行时，当挂杆10跟随架体1公转(例如图示的顺时针方向转动)时，可通过内侧向限位轨道16上的圆弧轨道段161从内侧方向对摆臂151两端上的两个摇柄152(152-1、152-2)形成侧向抵挡，使两个摇柄152保持在分列于挂杆10下端的前后两侧上。为便于区分，将暂位于前侧的一个摇柄152定义为第一摇柄152-1，将暂位于后侧的另一个摇柄152定义为第二摇柄152-2。这样，摆臂151因受到来自圆弧轨道段161的对第一摇柄152-1和第二摇柄152-2的同向抵挡，就不会发生偏转，从而限制了挂杆10的自转，使挂杆10上装载的例如平面型产品2的一个外表面在随挂杆10公转时，能够保持面对靶材的方向(参考图1)，如图9所示。

当挂杆10公转至转折轨道段162时，第一摇柄152-1被导向轨道段171导向转折轨道段162，使摆臂151因受到挂杆10公转的推动和导向的共同作用开始发生偏转，带动位于摆臂151后侧的第二摇柄152-2脱离内侧向限位轨道16的圆弧轨道段161。此时，第一摇柄152-1在挂杆10公转带动和导向作用下，将沿导向轨道段171与转折轨道段162之间的通路181上坡滑行。而第二摇柄152-2也因发生偏转而进入导向结构17与外侧向限位轨道22之间的通道，并受到来自外侧的圆弧形外侧向限位轨道段221的限制，如图10所示。

当第一摇柄152-1滑行至落入第三转折轨道段1623的凹槽结构中时，因受到凹槽内壁上的第三转折轨道段1623的阻碍作用而暂不能脱出。而此时挂杆10仍在公转，从而将带动摆臂151位于第三转折轨道段1623的一端以凹槽为支点进行转动，即第一摇柄152-1在第三转折轨道段1623的凹槽结构中进行转动，使摆臂151的另一端开始转向前侧，即第一摇柄152-1与第二摇柄152-2之间的前后相对位置开始发生变化。此过程中，利用设置的外侧向限位轨道段221，可自外侧对第二摇柄152-2的摆动轨迹进行限制，以保证第一摇柄152-1在第三转折轨道段1623的凹陷中转动时不至脱出，如图11所示。

之后，由于挂杆10的继续公转，将处于凹槽中不断转动的第一摇柄152-1从凹槽中带出，并开始沿导向轨道段171与转折轨道段162之间的通路181下坡滑行，如图12所示。

当第一摇柄152-1滑出导向轨道段171与转折轨道段162之间的通路181终点(出口)时，摆臂151上的第一摇柄152-1与第二摇柄152-2之间的前后相对位置已发生完全互换，即原来位于前侧的第一摇柄152-1，现在位置已变换到位于后侧，原来位于后侧的第二摇柄152-2，通过随摆臂151的圆弧摆动，在脱离圆弧轨道段161并绕过转折轨道段162后，现在位置已变换到位于第一摇柄152-1的前侧，并在外侧向限位轨道段221和导向轨道段171的共同导向作用下，重新抵触在转折轨道段162前方的圆弧轨道段161上。经此过程，摆臂151进行了180度偏转，从而带动挂杆10也进行了一次180度自转动作，使挂杆10上装载的平面型产品2的另一个内表面在随挂杆10经过转折轨道段162后实现180度偏转翻面，从而处于面对靶材的方向，如图13所示。

需要说明的是，第一摇柄152-1与第二摇柄152-2之间在挂杆10公转轨迹上的前后相对位置，在每经过一个转折轨道段162一次，就实现一次互换，从而第一摇柄152-1与第二摇柄152-2之间通过摆臂151每次的180度偏转，发生前后相对位置的一次交替变换。

这样，转架在腔体中旋转，带动转架上每个挂杆10上的夹具13及其装载的产品2公转。以设置一个转折轨道段162为例，当转架每旋转一周，转架上每个产品2就依次分别快速翻转一次。其中，翻转一次的速度(用时)，与转折轨道段162的长度成反比。

并且，转折轨道段162的长度设置，以及第一转折轨道段1621和第二转折轨道段1622之间夹角的大小设置，与摇柄152至摆臂151中心的距离相关。

参考图14。还可通过采用几个镶件23进行位置配合，并利用镶件23的侧面轮廓，在圆盘21上形成可拆卸的分体式轨道，包括转折轨道段162、导向结构17和外侧向限位轨道22的分体式结构，以便用于前期测试时使用，待所有零件之间的配合效果确认后，再加工并使用例如图5所示的一体式轨道。

本发明转架运转平稳，可根据工艺需求设定转架转速，配合在内侧向限位轨道16上设置的转折轨道段162数量，可实现预定时间间隔的产品翻面控制，从而可以有效控制产品每个表面上的沉积速率，由此提高膜层质量。

整个转架无需齿轮配合，可减少成本，并减少转架卡顿磨损，适于广泛推广。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。