一种适用于真空镀膜的卷材收放装置的制作方法

1.本实用新型涉及真空镀膜领域，尤其涉及一种适用于真空镀膜的卷材收放装置。


背景技术：

2.目前，卷材用的收放卷通常采用气胀轴、气缸撑开筒芯固定块结构、锥形调节块轴向挤压筒芯固定块径向膨胀结构、连杆调节支撑或其它伸缩装置使筒芯固定块膨胀结构，其保持适当张力依靠传感器监测收放卷半径或直径，或传感器监测张紧压力，然后通过控制器对带动旋转的电机进行控制。气胀轴的使用过程需要往里充入高压气体，而真空镀膜工艺需在低压环境（真空腔内）进行，工艺过程要维持稳定且纯粹的低压。气胀轴不适合使用，其一旦发生一点漏气，便会掺入工艺杂质。
3.基于此，如专利文献1所记载，使用传感器和控制器配合电机形成闭环控制，通过调节扭矩使得收卷过程保持适当大小的张力，可在常压下使用，但不适用于真空腔体内的工作环境，且其筒芯固定装置只能在固定一面限制卷材的轴向移动，没法在另一面同时限制，难以保障卷材两端面收卷齐平。如专利文献2所记载，使用传感器监测保持适当张力，使用气缸支撑起支撑块固定卷材筒芯，局限于气缸的尺寸，无法装夹内径较小的筒芯，且无法用于真空镀膜环境。如专利文献3所记载，采用机械式连杆撑起的胀紧方式，可用于真空镀膜环境，但却仍无法解决卷材另一端面的压紧限位，且无法同时解决收卷过程保持需保持合适张力的问题。再如专利文献4所记载，同样局限于径向伸缩装置的尺寸，无法装夹内径较小的筒芯，且无法解决在镀膜腔体内收放卷保持适当张力的问题。
4.现有技术文献：
5.专利文献：
6.专利文献1：中国专利公开cn213201757u；
7.专利文献2：中国专利公开cn204433881u；
8.专利文献3：中国专利公开cn213445623u；
9.专利文献4：中国专利公开cn204324489u。


技术实现要素：

10.实用新型要解决的问题：
11.针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种适用于真空镀膜的卷材收放装置，能在真空环境下使用简易的纯机械机构提升镀膜效果，并且可预调适当力度实现适当张紧力，使筒芯胀紧卷材的同时对筒芯两端进行限位。
12.解决问题的技术手段：
13.本实用新型提供一种适用于真空镀膜的卷材收放装置，具备：
14.设有传动引入口且内部能形成为低压环境的真空腔体；
15.安装于所述真空腔体外，并用于提供动力的转动机构；
16.安装于所述真空腔体内的所述传动引入口处，与所述转动机构机械连接并借助传
递而来的动力收卷的收卷单元；
17.与所述收卷单元错开地安装于所述真空腔体内的放卷单元；和
18.在所述真空腔体内安装于所述收卷单元和所述放卷单元上方的过渡辊单元。
19.也可以是，本实用新型中，
20.所述过渡辊单元包括对称地安装在所述真空腔体内部上方一对过渡辊安装座和可转动自如地安装于所述一对过渡辊安装座之间的过渡辊。
21.也可以是，本实用新型中，
22.所述过渡辊单元设置有多个。
23.也可以是，本实用新型中，
24.所述收卷单元包括：传动轴承架、安装于所述传动轴承架上的多个轴承、多个锥齿轮、能转动的收卷轴、和依次固定于所述收卷轴上的第一带挡边卷筒和第二带挡边卷筒；
25.所述传动轴承架固定在所述真空腔体内的所述传动引入口处，所述多个轴承中的至少一个轴承水平安装于所述传动轴承架，所述多个锥齿轮中的一个锥齿轮与该水平安装的轴承同心地配置，所述多个轴承中的至少另外两个轴承竖直安装于所述传动轴承架，该竖直安装的两个轴承以同心地夹持所述多个锥齿轮中的另外一个锥齿轮的形式被所述收卷轴依次穿通，被夹持的所述锥齿轮与水平安装的锥齿轮啮合。
26.也可以是，本实用新型中，
27.所述第一带挡边卷筒具备卷筒锁紧侧、卷筒挡边和形成有内侧斜面的膨胀条；
28.所述第二带挡边卷筒具备卷筒锁紧侧、卷筒挡边和形成有外侧斜面的卷筒外圆；
29.在所述收卷轴上先安装所述第一带挡边卷筒，后安装的所述第二带挡边卷筒挤压所述第一带挡边卷筒，所述第二带挡边卷筒的所述卷筒外圆的外侧斜面与所述第一带挡边卷筒的所述膨胀条的内侧斜面接触，所述膨胀条受挤压而径向外扩，胀紧卷材卷芯。
30.也可以是，本实用新型中，
31.所述膨胀条的内侧斜面和所述卷筒外圆的外侧斜面角度相等，且在10
°
～30
°
的范围内。
32.也可以是，本实用新型中，
33.所述第一带挡边卷筒和所述第二带挡边卷筒的斜面自然接触时彼此的两个所述卷筒挡边之间的距离设定为比卷材宽度长l=[(d-d)/2+k]/tanβ；
[0034]
其中，k为预先设定的过盈量，d为所述第一带挡边卷筒和所述第二带挡边卷筒的卷筒外径，d为卷材卷芯内径，β为所述第一带挡边卷筒的膨胀条的内侧斜面的角度和所述第二带挡边卷筒的所述卷筒外圆的外侧斜面的角度。
[0035]
也可以是，本实用新型中，
[0036]
当卷材卷芯为纸筒时，过盈量k取0.5-1mm，以使所述膨胀条与卷材卷芯紧密接触不打滑。
[0037]
也可以是，本实用新型中，
[0038]
放卷单元包括：安装在真空腔体内的制动轴承架、同心地安装于所述制动轴承架上的多个轴承、能转动的收卷轴、依次固定于所述放卷轴上的第一带挡边卷筒和第二带挡边卷筒、制动机构；
[0039]
所述放卷轴的一端通过所述多个轴承与所述制动轴承架连接，另一端上安装有所
述第一带挡边卷筒和所述第二带挡边卷筒；
[0040]
所述制动机构安装于所述制动轴承架上，与所述放卷轴的末端抵接。
[0041]
也可以是，本实用新型中，
[0042]
所述制动机构包含：塑料制动块、制动基座和调节螺丝；
[0043]
所述制动基座固定在制动轴承架上，所述塑料制动块的一侧能转动地固定在所述制动轴承架上，所述调节螺丝与所述制动基座螺纹啮合后顶住所述塑料制动块的另一侧，使所述塑料制动块与所述放卷轴之间有适量摩擦。
[0044]
根据本实用新型，只采用简易的纯机械机构，不设置传感器，不将气体与电线引入真空腔体内，从而能在真空环境下进行使用。又，本实用新型采用带挡边卷筒公母套件，能同时达到胀紧卷材筒芯和两端夹紧筒芯的目的，进一步使卷材收卷两端面齐平，实现能胀紧卷材的筒芯，同时能对筒芯两端进行限位。又，设置有可预调适当力度的简易制动结构，从而实现在一边收卷另一边放卷的同时，已放卷未收卷的部分卷材保持一定张紧，且张紧力不会过大。又，通过设置过渡辊，卷材放卷后绕过过渡辊后再进行收卷，可以使卷材在有限的镀膜腔体内部空间获得相对充足的行程，从而提升镀膜效果。
附图说明
[0045]
图1是根据本实用新型的卷材收放装置的结构示意图；
[0046]
图2是卷材收放装置中的卷筒结构示意图；
[0047]
图3是收放卷筒计算示意图；
[0048]
图4是工艺流程和制动机构的示意图；
[0049]
符号说明：
[0050]
1-真空腔体；2a、2b、2c-轴承；3-传动轴承架；4-联轴器；5-磁性轴封；6a、6b-锥齿轮；7-收卷轴；8a、8b-第一带挡边卷筒；9a、9b-第二带挡边卷筒；10-轴承架；11-制动机构；12-放卷轴；13-过渡辊安装座；14-过渡辊。
具体实施方式
[0051]
以下结合下述实施方式进一步说明本实用新型，应理解，下述实施方式仅用于说明本实用新型，而非限制本实用新型。通常在此处附图中描述和显示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0052]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连
通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0053]
于此，本实用新型公开一种能在低压环境下，尤其在真空环境下进行工艺动作，流入镀膜工艺的卷材收放装置。如图1所示，根据本实用新型的适用于真空镀膜的卷材收放装置，具备：设有传动引入口且内部能形成为低压环境的真空腔体1；安装于所述真空腔体1外，并用于提供动力的转动机构（省略图示）；安装于所述真空腔体1内的所述传动引入口处，并借助传递而来的动力收卷的收卷单元；与所述收卷单元错开地安装于所述真空腔体1内的放卷单元；在所述真空腔体1内安装于所述收卷单元和所述放卷单元上方的过渡辊单元。
[0054]
具体而言，真空腔体1为不锈钢或铝合金材质，可以是304不锈钢，可以是6061铝合金，形成为立体中空形状。真空腔体1的一侧壁面上设置相当于磁性轴封5的安装口的传动引入口，在传动引入口处且真空腔体1外侧安装磁性轴封5，在传动引入口处且真空腔体1内侧安装收卷单元。
[0055]
转动机构安装于真空腔体1外，其转动轴经由真空腔体1上的传动引入口伸入真空腔体1内，磁性轴封5安装于真空腔体1外的传动引入口处，未图示的转动机构经由磁性轴封5将转动传入真空腔体1内。联轴器4安装于磁性轴封5的转动轴上，联轴器4用于传递动力以及缓和冲击、吸振等，过渡轴穿过轴承2b并通过联轴器4与穿过磁性轴封5的转动轴牢固地联接起来，在转动机构的带动下一同旋转。
[0056]
收卷单元包括传动轴承架3、轴承2a、轴承2b、轴承2c、锥齿轮6a、锥齿轮6b、收卷轴7、第一带挡边卷筒8a和第二带挡边卷筒9a。具体而言，传动轴承架3上方垂直地安装轴承2a和轴承2c，轴承2a、轴承2c同心且与水平的轴承2b垂直，收卷轴7的一端安装在轴承2a和轴承2c内圈，锥齿轮6b安装在收卷轴7上处于轴承2a和轴承2c之间，且与锥齿轮6a啮合。在收卷轴7的另外一端，第一带挡边卷筒8a可轴向调整位置地安装在收卷轴7上，卷筒膨胀条向外，第二带挡边卷筒9a可轴向调整位置地安装在收卷轴7上，卷筒向内，第二带挡边卷筒9a的外圆的斜面与第一带挡边卷筒8a的膨胀条的斜面对向接触受力而顶起，使膨胀条往四周胀开。第一带挡边卷筒8a和第二带挡边卷筒9a相对于收卷轴不可转动，从而当收卷轴7被转动机构驱动而转动时，第一带挡边卷筒8a和第二带挡边卷筒9a跟随收卷轴7转动。
[0057]
传动轴承架3固定在真空腔体1内的传动引入口处，轴承2b水平安装在传动轴承架3的中间，下方通过联轴器4与磁性轴封5连接，上方水平地安装锥齿轮6a。即，本实用新型采用磁流体轴封进行转动输入，通过联轴器4与转动轴相连的收卷轴7相当于主动轴，放卷轴12相当于从动轴，经转动机构带动主动轴上的第一带挡边卷筒8a和第二带挡边卷筒9a进行收卷，在制动机构11的作用下，从动轴上的第一带挡边卷筒8b和第二带挡边卷筒9b进行有一定张力的放卷，从而使卷材有一定张力的收放，且收卷后的卷材端面齐平。
[0058]
收卷轴7安装于在传动轴承架3上，收卷轴7可由304不锈钢、316不锈钢、6061铝合金、t5铝合金、t6铝合金等金属材料制成，但不限于此，收卷轴7通过至少一个轴承与传动轴承架3进行连接。收卷轴7一端经过相互垂直且啮合的锥齿轮6b和6a后通过联轴器4与转动轴连接，收卷轴7另一端与第一带挡边卷筒8a和第二带挡边卷筒9a用于收卷。转动机构带动转动轴转动时，该转动通过相啮合的锥齿轮6a和锥齿轮6b传递给收卷轴7，进而带动第一带挡边卷筒8a和第二带挡边卷筒9a转动而实现收卷。
[0059]
进一步地，收卷轴7方向优选与磁性轴封5方向垂直，收卷轴7依次穿通轴承2a、锥齿轮6b和轴承2c从而与传动轴承架3连接，锥齿轮6b与锥齿轮6a啮合并经由锥齿轮6a与传动轴承架3可传动地连接。本实施形态中，可以在传动轴承架3上安装过渡轴，过渡轴通过轴承2b与传动轴承架3连接，过渡轴一端通过联轴器4与磁性轴封5处的转动轴固定连接，另一端安装锥齿轮6a。
[0060]
进一步地，在收卷轴7上，从收卷用的一端，本实施形态中为远离传动轴承架3的一端套入第一带挡边卷筒8a，第一带挡边卷筒8a的材料可以选用硬度适中的塑料，优选pa66，但不限于此，第一带挡边卷筒8a包括卷筒锁紧侧8-1、卷筒挡边8-2和膨胀条8-3，作用相当于锁紧端、挡边和胀紧端，其中胀紧端的末端为圆周阵列的至少三根膨胀条，膨胀条末端为内斜面。接着，在收卷轴7上，从收卷用的一端，本实施形态中为远离传动轴承架3的一端进一步套入第二带挡边卷筒9a，第二带挡边卷筒9a的材料可以选用硬度适中的塑料，优选pa66，但不限于此，第二带挡边卷筒9a包括卷筒锁紧侧9-1、卷筒挡边9-2和卷筒外圆9-3，作用相当于锁紧端、挡边、撑紧端，撑紧端的末端外圆为外斜面。第二带挡边卷筒9a往第一带挡边卷筒8a方向挤压，第二带挡边卷筒9a的撑紧端的外斜面与第一带挡边卷筒8a膨胀条的内斜面接触，并将膨胀条径向往外推，达到胀紧卷材筒芯的效果。
[0061]
另外，在真空腔体内与收卷单元错开地设置有放卷单元，放卷单元包括制动轴承架10、轴承2d、轴承2e、放卷轴12、第一带挡边卷筒8b和第二带挡边卷筒9b、制动机构11。具体而言，制动轴承架10安装在真空腔体1内，与传动轴承架3错开。轴承2d和轴承2e同心地安装在制动轴承架10上，放卷轴12的一端安装在轴承2d和轴承2e内圈，即通过该两个轴承与制动轴承架10连接，放卷轴12可由304不锈钢、316不锈钢、6061铝合金、t5铝合金、t6铝合金等金属材料制成，但不限于此。在制动轴承架10上轴承2d一侧安装制动机构11，与放卷轴12的末端抵接。
[0062]
在放卷轴12的另一端，依次从放卷用的一端，即本实施形态中为远离制动轴承架10的一端套入第一带挡边卷筒8b和第二带挡边卷筒9b，优选进行可轴向调整位置地安装，从而使最终夹持状态下的第一带挡边卷筒8a和第二带挡边卷筒9a与第一带挡边卷筒8b和第二带挡边卷筒9b在长度方向上两端对齐，第一带挡边卷筒8b的卷筒膨胀条向外，第二带挡边卷筒9b的卷筒向内，第二带挡边卷筒9b的外圆的斜面与第一带挡边卷筒8b的膨胀条的斜面对向接触受力而顶起，使膨胀条往四周胀开。第一带挡边卷筒8b的材料可以选用硬度适中的塑料，优选pa66，第二带挡边卷筒9b的材料可以选用硬度适中的塑料，优选pa66，但不限于此。同样地，放卷轴12可转动，但第一带挡边卷筒8b和第二带挡边卷筒9b相对于放卷轴不可转动。
[0063]
制动机构11包含塑料制动块11-1、制动基座11-2和调节螺丝11-3。制动基座11-2固定在制动轴承架10上，塑料制动块11-1一侧（图4中为左侧）可转动地固定在制动轴承架10上，调节螺丝11-3与制动基座11-2螺纹啮合后顶住塑料制动块11-1的另一侧（图4中为右侧），使塑料制动块11-1与放卷轴12之间有适量摩擦，具体而言，制动基座11-2一端设有通孔，通孔内设有螺纹，调节螺丝11-3穿通制动基座11-2并与通孔内的螺纹螺合，通过旋转可以调节调节螺丝11-3从制动基座11-2伸出的高度。调节螺丝11-3穿出后抵住塑料制动块11-1未固定的一端，由于塑料制动块11-1的一端固定且上表面与放卷轴12抵接从而限制了其向上方的转动，下表面被调节螺丝11-3向上推压，因此可以通过调节调节螺丝11-3从制
动基座11-2伸出的高度来控制塑料制动块11-1与放卷轴12的按压强度，伸出越长，按压强度越大，二者之间的摩擦越大，制动效果越明显，反之亦然。通过放卷轴12配合制动机构11的使用，能保持卷材始终保持一定程度的张紧状态，并且在收卷单元停止转动时，放卷单元不会产生惯性转动。
[0064]
如图2、图4所示，过渡辊单元包括：对称地安装在真空腔体1内部上方过渡辊安装座13a、过渡辊安装座13b；以及可自由转动安装于过渡辊安装座13a和过渡辊安装座13b之间的过渡辊14。
[0065]
以下结合图2、图3、图4详述卷筒的具体结构。本实施形态中，第一带挡边卷筒8a和第二带挡边卷筒9a与第一带挡边卷筒8b和第二带挡边卷筒9b结构相同且对称，故仅对一侧进行说明而省略另一侧说明。如图2所示，第一带挡边卷筒8a具备卷筒锁紧侧8-1、卷筒挡边8-2和膨胀条8-3，第二带挡边卷筒9a具备卷筒锁紧侧9-1、卷筒挡边9-2和卷筒外圆9-3。
[0066]
进一步地，如图3所示，第一带挡边卷筒8a和第二带挡边卷筒9a的斜面自然接触时两方卷筒挡边8-2、9-2之间的距离设定为比卷材宽度长大约l左右，第一带挡边卷筒8a和第二带挡边卷筒9a的卷筒外径是d，卷材卷芯内径是d，其中d略小于d，第一带挡边卷筒8a的膨胀条8-3的斜面的角度和第二带挡边卷筒9a的卷筒外圆9-3的斜面的角度均为β，形成能够嵌合的匹配现状。
[0067]
关于长度l的设定，根据公知常识可知，当l
·
tanβ=膨胀条往外胀的位移=(d-d)/2时，膨胀条刚好与卷材卷芯自然接触。为了使膨胀条与卷材卷芯紧密接触不打滑，需设有一定的过盈量k，例如，若卷材卷芯为纸筒，则过盈量k可取0.5-1mm，则有l
·
tanβ-(d-d)/2=k，即l=[(d-d)/2+k]/tanβ。但过盈量不限于此，卷材卷芯的材质也不限于纸筒，可根据具体情况任意变更，例如当卷芯为不易变形的硬质材质时，过盈量可适当减小。此外，膨胀条8-3的斜面和卷筒外圆9-3的斜面角度相等，角度优选在10
°
～30
°
的范围内，但不限于此。
[0068]
具体而言，本实施形态中，卷材宽度为145mm，卷材卷芯为纸筒，卷芯内径d=76mm。第一带挡边卷筒8a和第二带挡边卷筒9a的卷筒外径d=74mm，膨胀条8-3和卷筒外圆9-3的斜面的角度β=20
°
，过盈量k=1mm。则l=[(76-74)/2+1]/tan20
°
≈5.5mm。第一带挡边卷筒8a和第二带挡边卷筒9a的彼此斜面自然接触时，两方卷筒挡边8-2、9-2之间的距离应设定为比卷材宽度长5.5mm，即设定为145mm+5.5mm=150.5mm。
[0069]
安装时，将第一带挡边卷筒8a的卷筒锁紧侧8-1先套进收卷轴7，并用螺丝等紧固件锁紧卷筒锁紧侧8-1，待卷材卷芯套进第一带挡边卷筒并紧贴卷筒挡边8-2后，将第二带挡边卷筒9a的卷筒外圆9-3先套进轴7，直至卷筒外圆9-3的斜面将膨胀条8-3顶起往外胀，此时卷筒挡边9-2与卷材端面紧密接触且膨胀条8-3顶紧卷材卷芯。
[0070]
工作时，如图4所示，收卷单元15在经动力输入后转动拉扯卷材，卷材绕过过渡辊14拉动放卷单元16。本实施形态中，在真空腔体内过渡辊14的数量为一，但可设置多根与收卷轴和放卷轴平行的过渡辊14，卷材放卷后绕过过渡辊后再进行收卷，使放卷出的卷材路径更长，获得更好的镀膜时间利用率。
[0071]
根据本实用新型的上述结构，特定的卷筒结构和特定的制动机构，可在真空腔体内使用，卷材在真空环境下进行收卷放卷以进行预期的真空镀膜工艺，通过简易的机械结构，已放卷未收卷部分可以适当张紧，张紧力度可调，操作便利，卷材两端限位功能与卷材筒芯胀紧功能一体化设计，能通过挡边保证收卷后卷材两端端面齐平，同时能在真空状态
下对卷材卷芯进行胀紧，带动卷材转动不打滑，并在使用单电机的情况下，保证放卷单元不会惯性转动，且能保持卷材一定程度张紧状态。
[0072]
综上，基于本实用新型上述的适用于真空镀膜的卷材收放装置，能发挥如下有益效果：1可在真空腔体内使用，卷材在真空环境下进行收卷放卷以进行预期的真空镀膜工艺；2通过简易的机械结构，已放卷未收卷部分可以适当张紧，张紧力度可调；3结构简单，操作便利，卷材两端限位功能与卷材筒芯胀紧功能一体化设计，收卷后卷材两端齐平。
[0073]
以上的具体实施方式对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应当理解的是，以上仅为本实用新型的一种具体实施方式而已，并不限于本实用新型的保护范围，在不脱离本实用新型的基本特征的宗旨下，本实用新型可体现为多种形式，因此本实用新型中的实施形态是用于说明而非限制，由于本实用新型的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书中。凡在本实用新型的精神和原则之内的，所做出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。