专利名称：真空磁控溅射工件的自动排布、翻面、收集装置的制作方法
技术领域：
真空磁控溅射工件的自动排布、翻面、收集装置技术领域[0001]本实用新型涉及在高温真空箱体内工件的自动连续排布、翻面、收集装置，特别是用于真空磁控溅射镀膜工件的自动排布、翻面和收集装置。
背景技术：
[0002]目前，真空磁控溅射涂覆技术由于涂膜致密质量好、加工过程对环境影响小，是一种快速发展的新型表面处理技术。已经在金属和非金属工件的表面装饰、防腐、耐磨等加工中获得应用，然而，由于磁控溅射加工需要在高温、真空条件下工作，不能使用通常的方法进行工件的自动连续排布、翻面和收集，对于所有表面都需要无遗漏全涂覆的工件，目前只能在非真空条件下人工布料，涂完一面需要解除真空人工翻转后，再建立真空喷涂另一面， 因此工作效率非常低，影响了这项技术的更广泛应用。CN101985737A公开一种太阳能集热板芯片真空磁控镀膜生产线，它采用模块结构水平挂式逐块运送单面溅射，无须翻面，也无须无损收集包装，与本实用新型要解决的技术问题相距甚远。[0003]为提高真空磁控溅射涂覆的生产效率，降低加工成本，需要能够一次性在真空设备中装入大批量的工件，在加工的同时实现工件的自动排布、翻转、和收集。对于一些易损工件或涂覆膜需要后处理提高牢度的工件还需要实现自动的无损收集。发明内容[0004]本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能够在高温真空条件下工作的工件连续排布、翻面、无损收集装置。所述装置应用于金属或非金属工件的真空磁控溅射涂覆和其它表面处理加工。[0005]本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案为真空磁控溅射工件的自动排布、翻面、收集装置，它包括真空腔体、磁控溅射靶和自动控制系统，其特征还包括设在磁控溅射靶下方的工件溅射传送机，设在工件溅射传送机前端的工件托盘、工件抓取排布机构和工件托盘升降机构，所述工件抓取排布机构设在工件托盘的上方，工件托盘升降机构连接在工件托盘的下方；所述工件溅射传送机包括第一段工件传送带和第二段工件传送带， 在第一和第二段传送带之间设辊式翻面棘轮，在第二段传送带后端设包括卷取蜗轮、柔性带、卷取蜗杆、转向辊和储带轮的卷带式工件收集机构，卷取蜗轮牵引储带轮卷绕柔性带卷紧工件形成收集圈筒。[0006]所述工件托盘设有用于工件定位的槽、孔。所述工件托盘可以由金属或非金属材料制作。[0007]所述工件托盘升降机构包括升降蜗轮、升降蜗杆、传动齿轮、升降丝杆和传动轮， 升降蜗杆与升降蜗轮啮合传动带动传动齿轮，传动齿轮和丝杆传动轮带动丝杆升降。[0008]所述工件抓取排布机构包括电动机驱动的工件抓取机和往复行走机构。所述工件抓取机包括抓取蜗轮、抓取蜗杆、抓取丝杆和工件抓夹，往复行走机构包括导轮和导轨。工件抓取排布机构能够一次抓取、运送一个或多个相同或不相同的工件到第一段传送带上。3[0009]所述溅射传送机包括由电动机驱动的主动轮，由主动轮带动的第一和第二段工件传送带，传送带的表面根据需要可以是平面、卷曲、有槽或安装构件，用于输送工件并使工件在输送过程中得到充分溅射加工。[0010]所述溅射传送机的工件传送带采用不会在高温真空条件下挥发有害物质的金属或非金属材料。[0011]所述辊式翻面棘轮是由电动机驱动的旋转辊棘轮。辊棘轮外周面上设斜向棘齿， 在棘齿之间设收纳工件的斜向槽，第一段传送带与辊式翻面棘轮面接触，使工件能够准确各自落入斜向槽中。在第二段传送带与辊式翻面棘轮之间安装带斜坡的滑块，将工件由辊式翻面棘轮的斜向槽内平滑转移到第二段带式输送带的第一排指定位置上。[0012]所述卷带式工件收集机构用于收集溅射加工后的工件，包括电动机、卷取蜗轮、卷取蜗杆、柔性带、转向辊和储带轮。工件经第二段溅射涂覆后从第二段传送带末端掉落到柔性带上。所述柔性带可以是金属带或非金属带，卷取蜗轮按设定程序转动将工件收集到卷带之间并被逐行收卷包拢。所述卷带式工件收集机构可以跟踪传送带运动速度，使工件在柔性带上排布均勻并被卷拢成圈筒，完成一个批次的工件收集后，可以移出真空箱体，取出工件。[0013]本实用新型的装置根据需要可以用于常温到300°C的温度和从常压到10-11 高真空的条件下工作，选择不同的结构尺寸，所处理的工件大小可以从不足1克到数十千克， 每装料一次可以处理工件数克到数千千克。在封闭的真空腔体内按照系统设定程序自动地实现工件的连续排布、翻面及无损收集。本套装置不会在高温真空条件下产生有害溅射涂覆的挥发物。预先将工件按一定规则装入工件托盘，将工件托盘从装料门推上工件托盘升降机构。工件抓取排布机构按规则抓取工件放入第一段工件传送带的指定位置，抓取机构可以一次抓取一个或数个工件。当上层工件抓取完之后，工件托盘按规则上升一个节距。工件按规则排布于第一段工件传送带上，工件随传送带运动并接受溅射涂覆加工，工件到达第一段传送带的末端落入辊式翻面棘轮。所述辊式翻面棘轮是一个表面设有斜向棘齿和斜向槽的圆柱辊，落入翻面棘轮的工件随着机构的旋转实现翻面，工件翻面后被送入第二段工件传送带，随着传送带运动完成所有表面的溅射喷涂加工，被卷带式无损收集机收集圈筒。[0014]本实用新型与现有技术相比在于在高温真空条件下实现了批量工件的自动排布、自动传送、自动翻面及无损收集。解决了以往在真空溅射涂覆设备中，工件需要人工逐个排挂，一次装料能够加工的工件数量非常少，尤其那些需要所有表面全涂覆的工件需要二次溅射，效率低、能耗大、成本高。采用本实用新型后无论是局部涂覆还是全面涂覆的工件都可以经过一次装料完成，本实用新型的装置可以根据需要设计，使一次可以装入足够多的工件，这就大大提高了涂覆工作效率，降低了真空消耗的能源，使得加工成本得以降低，使真空溅射涂覆技术能够在更大范围推广。
[0015]图1为本实用新型结构装置的示意图。[0016]图2为图1中k—k剖面图，即工件托盘升降机和工作抓取排布机结构图。[0017]图3为辊式翻面棘轮和工件放大侧视图。[0018]图如为卷带式工件收集机构结构侧视图，其中图4b为图如的主视图。
具体实施方式
[0019]
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述。[0020]如图1所示，本实施例为用于对永磁体如铁氧体或钕铁硼表面涂镀流水线，结构包括工件托盘升降机构1、工件托盘2、工件抓取排布机构4、第一段工件传送带5、辊式翻面棘轮7、第二段工件传送带8、卷带式工件收集机构9，真空腔体10、自动控制系统11、抽真空系统12。[0021]在工件装入加工设备之前，预先按规则码放在工件托盘2上，此托盘2放在特制的支架上，打开真空腔体10的进料门，将工件托盘2和工件3 —起推到工件托盘升降机构1 上并锁紧，工件3可有规则地叠放成η行*m列*/层。所述工件3形状可以是规则的几何形体或不规则形体，重量可以从数克到数十千克。所述工件托盘2可以由金属或非金属材料制作，其上可以有槽、孔等用于工件定位的构造。[0022]参看图2所示，所述工件托盘升降机构1包括升降蜗轮观、升降蜗杆沈、传动齿轮 27和四、升降丝杆25和升降丝杆传动轮30，升降蜗杆沈与升降蜗轮28啮合传动，升降蜗轮洲带动传动齿轮27和四转动，并由传动齿轮27和四带动左、右、前、后四个丝杆传动轮30带动升降丝杆25升降，工件托盘升降机构1支撑工件托盘2和工件3按设计要求升高或降低。所述工件托盘2可以和升降机构1锁定防止移动。[0023]所述工件抓取排布机构4包括工件抓取机17和横向往复行走机构18。所述工件抓取机17包括抓取蜗杆22、抓取蜗轮21、抓取丝杆23和工件抓夹M，抓取蜗杆22与抓取蜗轮21啮合的回转运动转化为带动抓取丝杆23作上下直线运动，抓取丝杆23连接工件抓夹24触碰工件3并定位收紧夹取工件3。横向往复行走机构18包括导向轮31和导轨32， 导向轮31沿导轨32移动带动工件抓取机17移动到第一工件传送带5上方，抓取蜗杆22 反转抓取蜗轮21转动使抓取丝杆23下降，工件抓夹M松开工件并使工件3落入第一段传送带5第一排位置，本实施例每次抓放一排四块。一套装置可以包括1个或数个工件抓取排布机构，可以一次抓取、排布1个或数个工件。工件抓取排布机构4按照溅射涂覆工作的要求设定抓取排布的速度和节奏，速度和节奏可由自动控制系统11在一定范围调整。[0024]所述第一段工件传送带5和第二段工件传送带8是由电动机驱动的机械装置，电动机驱动主动轮带动工件传送带传送工件3，所述溅射传送机的传送带可以是金属带或非金属带，所用材料不会在高温真空条件下产生有害溅射涂覆的挥发性物质，带的表面可以是平面、网状、有槽、纹或安装构件。传送带在传送过程中使工件得到溅射加工。工件3可以单排也可以多排地排布于传送带上。工件3随传送带运动，传送速度由自动控制系统11 调节控制到达左端后滑入辊式翻面棘轮7。[0025]参看图3所示，辊式翻面棘轮7由电动机驱动的旋转辊式棘轮。辊式翻面棘轮7外周面设棘齿15，在棘齿之间设收纳工件的斜向槽15a，辊式翻面棘轮7设在第一段工件传送带5末端与第二段工件溅射传送带8始端的被动轮14、13之间，在第一段工件传送带5末端与辊式翻面棘轮7面接触以限定工件3准确进入斜向槽15a内。在第二段工件传送带8 始端与辊式翻面棘轮7接触面的两侧设斜向滑块16，此滑块设计恰当的倾角使工件顺利滑下并保持适当间距，准确进入第二段工件传送带8的始端位置。[0026]所述第二段工件传送带8，其主体结构和第一段工件传送带5基本相同，工件随第二段工件传送带8运动的同时，被翻转的一面在传送过程中也得到溅射加工。工件到达传送机尾端后，落入卷带式工件收集机9中。[0027]参看图4所示，所述卷带式工件收集机构9适用于对永磁体易碎工件无损收集包装，包括底座40、电机45、卷取蜗轮46、卷取蜗杆44、收集辊41、柔性带47、转向辊43和储带轮42，电机45带动卷取蜗杆44啮合卷取蜗轮46边转动边由收集辊41将工件3卷进柔性带47拉紧绑成卷筒。收集辊41上的柔性带47卷取速度可以根据工件落入的节奏，由自动控制系统11控制程序设定。收集机的储量需要和装料量匹配，收集完一个批次的工件后， 收集辊41和收集圈筒同时移到真空腔体10外取出工件和收集辊。[0028]所述的自动控制系统11由专门设计的微电脑控制系统进行实时控制。[0029]所述的真空腔体10内的真空度依被加工的工件要求由微电脑和抽真空系统12调节控制。
权利要求1.真空磁控溅射工件的自动排布、翻面、收集装置，它包括真空腔体、磁控溅射靶和自动控制系统，其特征还包括设在磁控溅射靶下方的工件溅射传送机，设在工件溅射传送机前端的工件托盘、工件抓取排布机构和工件托盘升降机构，所述工件抓取排布机构设在工件托盘的上方，工件托盘升降机构连接在工件托盘的下方；所述工件溅射传送机包括第一段工件传送带和第二段工件传送带，在第一和第二段工件传送带之间设辊式翻面棘轮，在第二段工件传送带后端设包括卷取蜗轮、柔性带、卷取蜗杆、转向辊和储带轮的卷带式工件收集机构，卷取蜗轮牵引储带轮卷绕柔性带卷紧工件形成收集圈筒。
2.根据权利要求1所述的真空磁控溅射工件的自动排布、翻面、收集装置，其特征是所述工件托盘升降机构(1)包括升降蜗轮(28)、升降蜗杆(26)、传动齿轮(27、四)、升降丝杆(25 )和升降丝杆传动轮(30 )，升降蜗杆(26 )与升降蜗轮(28 )啮合传动，升降蜗轮(28 )带动传动齿轮(27J9)转动，并由传动齿轮(27J9)带动左、右、前、后四个丝杆传动轮(30)带动升降丝杆(25)升降。
3.根据权利要求1所述的真空磁控溅射工件的自动排布、翻面、收集装置，其特征是所述工件抓取排布机构(4)包括工件抓取机(17)和横向往复行走机构(18)。
4.根据权利要求3所述的真空磁控溅射工件的自动排布、翻面、收集装置，其特征是所述工件抓取机(17)包括抓取蜗杆(22 )、抓取蜗轮(21)、抓取丝杆(23 )和工件抓夹(24 )，抓取蜗杆(22)与抓取蜗轮(21)啮合回转带动抓取丝杆(23)上下直线运动，抓取丝杆(23)连接的工件抓夹(24 )触碰工件(3 )并定位收紧夹取工件(3 )。
5.根据权利要求3所述的真空磁控溅射工件的自动排布、翻面、收集装置，其特征是所述横向往复行走机构(18)包括导向轮(31)和导轨(32)，导向轮(31)沿导轨(32)移动带动工件抓取机(17)移动到第一段工件传送带(5)上方。
6.根据权利要求1所述的真空磁控溅射工件的自动排布、翻面、收集装置，其特征是所述第一段工件传送带(5)和第二段工件传送带(8)由电动机驱动主动轮带动工件传送带传送工件(3 )，并在传送过程中溅射加工工件。
7.根据权利要求1所述的真空磁控溅射工件的自动排布、翻面、收集装置，其特征是所述辊式翻面棘轮(7)外周面设倾斜的棘齿(15)，在所述棘齿(15)之间设收纳工件(2)的斜向槽(1^0。
8.根据权利要求1所述的真空磁控溅射工件的自动排布、翻面、收集装置，其特征是所述第一段传送带(5)末端与辊式翻面棘轮(7)面接触，限定工件(3)准确滑入斜向槽(1 )内，在第二传送带(8)始端与辊式翻面棘轮(7)接触面的两侧设带斜坡的滑块(16)。
9.根据权利要求1所述的真空磁控溅射工件的自动排布、翻面、收集装置，其特征是所述卷带式工件收集机构(9)包括底座(40)、电机(45)、卷取蜗轮(46)、卷取蜗杆(44)、收集辊(41)、柔性带(47)、转向辊(43)和储带轮(42)。
10.根据权利要求9所述的真空磁控溅射工件的自动排布、翻面、收集装置，其特征是所述电机(45)带动卷取蜗杆(44)啮合卷取蜗轮(46)边转边由收集辊(41)将工件(3)卷进柔性带(47)拉紧成圈筒。
专利摘要真空磁控溅射工件的自动排布、翻面、收集装置，包括真空腔体、磁控溅射靶和自动控制系统，还包括设在磁控溅射靶下方的工件溅射传送机，设在工件溅射传送机前端的工件托盘、工件抓取排布机构和工件托盘升降机构，设在工件溅射传送机中间的辊式翻面棘轮，设在工件溅射传送机末端的卷带式工件收集机构。解决了在高温真空条件下工件需要自动翻面进行全涂覆的技术难题，特别适于永磁体类易碎产品表面在传送过程中批量完成所有表面的溅射喷涂加工，并被卷带式无损收集机收集成圈筒。提高涂覆质量，降低能源消耗和加工成本，使真空磁控技术在更大范围推广应用。
文档编号C23C14/56GK202323000SQ20112046553
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月22日 优先权日2011年11月22日
发明者代文刚, 周暾, 张学士, 王育平, 赵惠芬 申请人:宁波科田磁业有限公司, 宁波金田铜业(集团)股份有限公司