一种用于溅射及离子镀膜的工件装载装置

技术领域

本发明涉及物理气相沉积镀膜领域，具体涉及一种用于溅射及离子镀膜的工件装载装置。

背景技术

物理气相沉积是以高真空度为前提，将固态或液体原料表面汽化成粒子、或部分离化成离子，在低气压条件下，运动到材料表面形成功能性薄膜的材料制备技术。物理气相沉积技术分为真空蒸镀、溅射镀、离子镀。真空蒸镀是在真空容器中(气体压强为10

目前，真空蒸镀因工艺简单、薄膜的粘附强度低等特点，常被用于镀制装饰性薄膜。与真空蒸镀相比，溅射镀及离子镀的工艺过程相对繁琐，且镀制的薄膜的粘附强度、硬度等性能较高。因此，溅射镀及离子镀多用于镀制一些具备特殊功能的硬质薄膜，如TiN、CrN、BN、TiAlN、CrAlN、TiAlSiN、TiAlBN等二元及多元硬质薄膜。以上硬质薄膜应用于金属和非金属成型刀具及模具表面，不仅能够延长刀具及模具的工作寿命，而且能够提高工件表面成型质量。

与真空蒸镀不同，溅射镀及离子镀需要在薄膜沉积源(靶材)及工件间施加偏压电场，该电场用以提供离子朝向工件表面运动的驱动力，从而提高薄膜与工件表面间的结合力、改变薄膜结构及提升薄膜性能。因此，在溅射镀及离子镀过程中，需要通过工件装夹装置为工件提供偏压电场。与此同时，镀膜腔体要与工件保持绝缘连接。在实际的薄膜镀制过程中，镀膜腔体与电源的正极相连接，且镀膜腔体同时接地。工件通过装夹装置与电源的负极相连接。

现有技术(CN105586577B)公开了一种PVD柔性工作台，其中，上转盘(3)中间开有通孔，驱动杆(1)穿过通孔与大齿轮(5)过盈连接，驱动杆(1)虽然可以带动大齿轮(5)做旋转运动，但其下端无支撑装置，在外界驱动旋转的情况下，传动容易晃动，稳定性差。且根据附图可知，大齿轮(5)置于上转盘(3)内部表面，大齿轮(5)在转动过程中与上转盘(3)间会发生剧烈摩擦磨损，结构设计不合理。同理，小齿轮(6)也是置于上转盘(3)内部表面的，小齿轮(6)无固定的旋转轴，其转动过程中容易发生窜动，同样也会产生剧烈磨损现象。且该柔性工作台不存在绝缘部件，各部分是导通的，若工件通电，则工作台与物理气相沉积涂层腔体、驱动电机相导通，容易造成短路现象，导致物理气相沉积涂层过程无法进行。不仅如此，其夹具体固定杆(8)穿过盖板(7)与小齿轮(6)连接，夹具体固定杆(8)通过扭力弹簧(12)与小齿轮(6)连接，将刀具或其它工件装夹在夹具体固定杆(8)时，夹具体固定杆(8)无法保证不会倾倒，从而进一步带动小齿轮(6)的一侧翘起，上转盘(3)的上部分部件整体出现侧倾现象，无法保证涂层制备安全进行。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种用于溅射及离子镀膜的工件装载装置，以实现功能性薄膜的制备，同时保证薄膜制备的安全性、可靠性及稳定性。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案如下:

一种用于溅射及离子镀膜的工件装载装置，包括驱动组件、传动组件、支撑组件，驱动组件和传动组件通过支撑组件支撑，驱动组件包括驱动键、驱动轴和旋转支撑台，驱动键与驱动轴固定连接，驱动轴与旋转支撑台之间设置有第一绝缘垫片，驱动轴上设有第一绝缘套筒，支撑组件包括支撑圈、轴向旋转上底座和承载导电座，轴向旋转上底座上设有第二绝缘套筒，轴向旋转上底座和承载导电座之间设有第二绝缘垫片，传动组件包括设置在支撑圈上的太阳轮，太阳轮与支撑圈之间设有第三绝缘套筒和第三绝缘垫片。

作为优选的技术方案，驱动键通过驱动键槽和固定螺栓与驱动轴固定连接，驱动轴与旋转支撑台通过穿过第一绝缘垫片和第一绝缘套筒的第一紧固螺栓固定连接。

作为优选的技术方案，支撑组件包括支撑柱，旋转支撑台固定在支撑柱上并与承载导电座通过第二紧固螺栓连接。

作为优选的技术方案，支撑组件还包括滑移座和底座，底座通过第三紧固螺栓与滑移座连接，底座上设有支撑圈和轴向旋转下底座，支撑圈和轴向旋转下底座通过第四紧固螺栓与底座连接，支撑圈内设有第一轴承，轴向旋转下底座上方依次设有承载球体、轴向旋转上底座和承载导电座，轴向旋转上底座与承载导电座通过穿过第二绝缘套筒和第二绝缘垫片的第五紧固螺栓连接。

作为优选的技术方案，支撑组件还包括轴承座和支撑杆，轴承座通过螺纹固定在承载导电座的孔内，轴承座内设有第二轴承，支撑杆与旋转支撑台通过螺纹连接，支撑杆的上方设有上盖板，上盖板与支撑杆通过第六紧固螺栓连接。

作为优选的技术方案，传动组件包括传动桶、行星轮、太阳轮和传动杆，太阳轮与支撑圈通过穿过第三绝缘套筒和第三绝缘垫片的第七紧固螺栓连接，传动桶与第二轴承固定连接，行星轮与传动桶连接，传动杆与传动桶连接，传动杆与上盖板通过固定套连接。

作为优选的技术方案，传动杆的底部开设有键槽，传动桶内设有与键槽相匹配的键，传动杆与传动桶通过键槽和键传动连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明的用于溅射及离子镀膜的工件装载装置，通过绝缘组件将各部件进行绝缘连接，能够保证涂层工件与涂层腔体、驱动电机间的绝缘连接，实现溅射镀、离子镀物理气相沉积涂层的制备。

(2)本发明的用于溅射及离子镀膜的工件装载装置，通过轴承座、轴承、小齿轮的连接方式和结构设计，能够防止齿轮与承载导电座干摩擦，结构设计合理。

(3)本发明的用于溅射及离子镀膜的工件装载装置，通过驱动轴驱动旋转支撑台，旋转支撑台将旋转运动传递于承载导电座，而后通过太阳轮使行星轮产生旋转运动，实现传动杆的旋转，避免了太阳轮与承载导电座间的摩擦。

附图说明

图1是本发明的一种用于溅射及离子镀膜的工件装载装置的轴测视图；

图2为本发明的一种用于溅射及离子镀膜的工件装载装置中的驱动组件的爆炸视图；

图3为本发明的一种用于溅射及离子镀膜的工件装载装置中的支撑组件的爆炸视图；

图4为本发明的一种用于溅射及离子镀膜的工件装载装置中的传动组件的爆炸视图；

图5为本发明的一种用于溅射及离子镀膜的工件装载装置中的承载导电座的示意图；

图6为本发明的一种用于溅射及离子镀膜的工件装载装置中的传动桶的示意图；

图7为本发明的一种用于溅射及离子镀膜的工件装载装置中的轴向旋转上底座的示意图；

图8为本发明的一种用于溅射及离子镀膜的工件装载装置中的轴向旋转下底座的示意图；

图9为本发明的一种用于溅射及离子镀膜的工件装载装置中的行星轮的示意图；

图10是采用本发明的一种用于溅射及离子镀膜的工件装载装置中的传动杆对所需镀膜的高速钢锯片进行装夹的示意图。

图中：11.驱动键；12.驱动轴；13.旋转支撑台；21.传动桶；22.行星轮；23.太阳轮；24.传动杆；31.滑移座；32.底座；33.支撑圈；34.第一轴承；35.轴向旋转下底座；36.承载球体；37.轴向旋转上底座；38.承载导电座；39.支撑柱；310.轴承座；311.第二轴承；312.支撑杆；313.上盖板；314.固定套；41.第二绝缘垫片；42.第二绝缘套筒；43.第三绝缘垫片，44.第三绝缘套筒，45.第一绝缘垫片，46.第一绝缘套筒。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的描述：

如图1所示，一种用于溅射及离子镀膜的工件装载装置，包括用于驱动装置整体旋转的驱动组件、用于驱动装置局部旋转的传动组件以及支撑驱动组件和传动组件的支撑组件，通过三组绝缘垫片和绝缘套筒实现驱动组件、传动组件及支撑组件之间的绝缘连接，从而防止短路。

如图2所示，驱动组件包括两端旋转驱动的驱动键11、传递扭力的驱动轴12和用于承载及传动的旋转支撑台13，驱动键11设置在驱动轴12下方的驱动键11槽内，驱动键11中心开设有通孔，驱动键11槽内设有螺纹孔，固定螺栓穿过驱动键11中心的通孔与驱动键11槽内的螺纹孔配合将驱动键11与驱动轴12固定连接。驱动轴12穿过第一轴承34与旋转支撑台13连接，驱动轴12与旋转支撑台13之间设置有第一绝缘垫片45，驱动轴12上设有第一绝缘套筒46，第一绝缘套筒46穿过驱动轴12端面的通孔，驱动轴12与旋转支撑台13通过穿过第一绝缘垫片45和第一绝缘套筒46的第一紧固螺栓固定连接。

如图3和图5所示，支撑组件包括支撑柱39、支撑圈33和承载导电座38，旋转支撑台13固定在支撑柱39上并与承载导电座38通过第二紧固螺栓连接，支撑组件还包括滑移座31和底座32，底座32通过第三紧固螺栓与滑移座31连接，底座32上设有支撑圈33和轴向旋转下底座35，支撑圈33和轴向旋转下底座35通过第四紧固螺栓与底座32连接，支撑圈33内设有第一轴承34，如图8所示，轴向旋转下底座35上方依次设有承载球体36、轴向旋转上底座37和承载导电座38，如图7所示，轴向旋转上底座37上设有第二绝缘套筒42，轴向旋转上底座37和承载导电座38之间设有第二绝缘垫片41，轴向旋转上底座37与承载导电座38通过穿过第二绝缘套筒42和第二绝缘垫片41的第五紧固螺栓连接。

支撑组件还包括轴承座310和支撑杆312，轴承座310通过螺纹固定在承载导电座38的孔内，轴承座310内设有第二轴承311，支撑杆312与旋转支撑台13通过螺纹连接，支撑杆312的上方设有上盖板313，上盖板313与支撑杆312通过第六紧固螺栓连接。

如图4所示，传动组件包括传动桶21、行星轮22、传动杆24和设置在支撑圈33上的太阳轮23，太阳轮23与支撑圈33通过穿过第三绝缘套筒44和第三绝缘垫片43的第七紧固螺栓连接，传动桶21与第二轴承311固定连接，如图9所示，行星轮22与传动桶21连接，传动杆24的底部开设有键槽，如图6所示，传动桶21内设有与键槽相匹配的键，传动杆24与传动桶21通过键槽和键传动连接，传动杆24与上盖板313通过固定套314连接。固定套314与传动杆24及上盖板313相连接的部位为间隙配合。

本装置的工作原理如下：

在工作过程中，驱动键11与外置的动力源相连接，承载导电座38与偏压电源通过电刷连接。

首先，外置的动力源使驱动键11沿中心旋转，驱动键11将旋转运动传递给驱动轴12，从而带动旋转支撑台13旋转；

旋转支撑台13通过支撑柱39将旋转运动传递给承载导电座38；

承载导电座38下部的轴向旋转上底座37随着承载导电座38同时旋转，承载球体36滚动，轴向旋转下底座35保持固定；

承载导电座38带动支撑柱39、轴承座310、第二轴承311做旋转运动，因太阳轮23固定不动，与太阳轮23啮合的行星轮22做旋转运动，行星轮22带动传动桶21转动；

传动桶21通过键带动传动杆24做旋转运动；

偏压电源通过电刷与承载导电座38外圈滑动接触，第二绝缘垫片41及第二绝缘套筒42使承载导电座38与轴向旋转上底座37绝缘，第三绝缘垫片43及第三绝缘套筒44使太阳轮23与支撑圈33绝缘，第一绝缘垫片45及第一绝缘套筒46使旋转支撑台13与驱动轴12绝缘。在涂层制备过程中，避免了涂层工件与涂层腔体及驱动装置的导通，能够实现涂层制备，并保证涂层操作安全性。

如图10所示，对所需镀膜的高速钢锯片进行装夹：高速钢锯片中心孔穿过传动杆24，每两片高速钢锯片间放置一个带孔垫片，目的是为了保证锯片两侧面均能够被镀制薄膜。每根传动杆24可以装夹多片锯片，装夹数量多，生产效率更高。在薄膜镀制过程中，传动杆24均匀旋转，进而带动锯片均匀旋转，能够实现锯片表面薄膜的均匀镀制。

本实施例只是对本发明的进一步解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性的修改，但是只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。