真空鍍膜機(jī)比較片機(jī)構(gòu)性能和強(qiáng)度的優(yōu)化設(shè)計(jì)

真空鍍膜機(jī)比較片機(jī)構(gòu)性能和強(qiáng)度的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析現(xiàn)有光學(xué)真空鍍膜機(jī)比較片機(jī)構(gòu)在使用過程中存在的問題。根據(jù)現(xiàn)代光學(xué)真空鍍膜機(jī)的發(fā)展趨勢和實(shí)際生產(chǎn)中急需解決的問題，通過多方面的研究分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)新一代的鍍膜機(jī)比較片構(gòu)造，解決影響光學(xué)薄膜質(zhì)量和超多層精細(xì)光學(xué)薄膜鍍制的問題，以提高薄膜的監(jiān)控精度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，提高光學(xué)真空鍍膜機(jī)生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。使現(xiàn)代光學(xué)真空鍍膜機(jī)的構(gòu)造配置及使用效果到達(dá)最正確。

從上世紀(jì)八十年代以來，全球光電科學(xué)技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步迅猛，我國研發(fā)光學(xué)真空鍍膜機(jī)設(shè)備，在引進(jìn)消化吸收的根底上，也迅速發(fā)展起來。最近二十多年，我國逐漸成為全球光學(xué)產(chǎn)品的加工基地，作為光學(xué)產(chǎn)品的關(guān)鍵工序，也是最后一道工序--鍍膜，要求越來越高，真空鍍膜機(jī)性能和配置也必然要得到加強(qiáng)，提高設(shè)備質(zhì)量、完善設(shè)備性能、提高生產(chǎn)效率等問題就顯現(xiàn)出來，這就涉及到此類設(shè)備的改造、設(shè)計(jì)研發(fā)，要求相關(guān)技術(shù)人員去解決。

真空鍍膜機(jī)比較片機(jī)構(gòu)就是該類設(shè)備的必不可少的關(guān)鍵部件，高端配置的設(shè)備比照較片機(jī)構(gòu)要求越來越高，真空技術(shù)網(wǎng)(http:///)認(rèn)為它對(duì)鍍制多膜層的檢測和生產(chǎn)效率有著重要的不可替代的作用。下面就真空鍍膜機(jī)比較片機(jī)構(gòu)在使用中的出現(xiàn)的問題，以及優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計(jì)后的構(gòu)造開展比照分析。1、現(xiàn)有真空鍍膜機(jī)比較片機(jī)構(gòu)

1.1、通用的鍍膜機(jī)比較片構(gòu)造

國內(nèi)低端的真空鍍膜機(jī)，從發(fā)展之初到近10年左右，大多還沿用的該比較片構(gòu)造，如圖1所示。此比較片換位機(jī)構(gòu)，通常由6個(gè)獨(dú)立的直徑Φ22mm的比較片組成，如圖1(b)。該機(jī)構(gòu)主要由1個(gè)托盤16、三個(gè)支撐桿110及1個(gè)比較片盤18組成，如圖1(a)，三個(gè)支撐桿110對(duì)托盤16起固定、支撐的作用，比較片盤18靠齒輪嚙合把運(yùn)動(dòng)輸入使之旋轉(zhuǎn)撥片，三者配合就完成撥片換位動(dòng)作。由于一般的鍍膜機(jī)真空室直徑尺寸都不大，整個(gè)機(jī)構(gòu)的直徑(Φ124mm)相比較就有些偏大，導(dǎo)致工件盤上可裝載的鍍制工件面積比較小，并且該機(jī)構(gòu)只可放置6個(gè)比較片13，直接影響生產(chǎn)效率。

該構(gòu)造的特點(diǎn)是：構(gòu)造簡單，加工制造方便，安裝實(shí)施方便易行。缺點(diǎn)：該構(gòu)造直徑面積比較大，影響裝載工件的數(shù)量；比價(jià)片放置數(shù)量少，降低了生產(chǎn)效率；強(qiáng)度和剛度有限，又由于該構(gòu)造完全暴露在真空室內(nèi)，真空室內(nèi)高溫濺射磨料的影響，使轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)性、靈活性一般，傳動(dòng)位置重復(fù)的一致性誤差較大，清洗維護(hù)頻繁。

圖1通用的鍍膜機(jī)比較片構(gòu)造

1.2、改良后的鍍膜機(jī)比較片構(gòu)造

根據(jù)現(xiàn)有比較片構(gòu)造在使用過程中暴露出的問題，對(duì)原有通用鍍膜機(jī)比較片構(gòu)造開展多次的改良，形成以下的構(gòu)造，如圖2(a)、(b)所示。通過設(shè)計(jì)可重疊放置比較片存儲(chǔ)筒，使比較片機(jī)構(gòu)直徑所占面積減小，但放置的比較片數(shù)量增加到20片左右，整個(gè)機(jī)構(gòu)直徑縮小為Φ89mm。結(jié)果可增加較小工件鍍膜盤上裝載工件的數(shù)量，提高生產(chǎn)效率，還可以提高薄膜監(jiān)控的精度，并降低對(duì)硬件系統(tǒng)的要求，容易實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。

具體動(dòng)作實(shí)施，改良后多片比較片機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過連接板23和連接塊21固定在真空室頂板上，比較片機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由旋轉(zhuǎn)密封軸把運(yùn)動(dòng)輸入真空室內(nèi)的大齒輪，帶動(dòng)小齒輪所在傳動(dòng)軸24的轉(zhuǎn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)比較片機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)。比較片切換比較片時(shí)，通過撥盤29轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)工位，比較片存儲(chǔ)筒219內(nèi)落下一個(gè)比較片，到達(dá)預(yù)設(shè)的位置，同時(shí)，切換的比較片隨著工位轉(zhuǎn)動(dòng)落在比較片承受筒212內(nèi)，每切換一次，撥動(dòng)一個(gè)工位。其中，傳動(dòng)軸24、大齒輪、小齒輪和軸承座組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來完成撥盤轉(zhuǎn)動(dòng)。

其特點(diǎn)是：(1)減小比較片機(jī)構(gòu)直徑的面積，提高裝載鍍制工件的數(shù)量；(2)增加比較片的數(shù)量，提高生產(chǎn)效率，提高薄膜監(jiān)控的精度，降低對(duì)硬件系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。缺點(diǎn)：該比較片構(gòu)造直徑小而長(Φ89×370)，影響其使用的強(qiáng)度和剛度；由于該構(gòu)造暴露在高溫濺射磨料的真空室內(nèi)，影響其轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)性、靈活性，且轉(zhuǎn)動(dòng)位置重復(fù)的一致性較差，維護(hù)清洗頻繁費(fèi)工。2、鍍膜機(jī)比較片優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)

在真空鍍膜機(jī)發(fā)展過程中，真空鍍膜機(jī)比較片在光學(xué)鍍膜機(jī)中擔(dān)負(fù)著裝載比較片的功能。比較片裝載數(shù)量少，限制光學(xué)薄膜的鍍制層數(shù)；比較片有效面積小，光路調(diào)整不方便，光信號(hào)的信噪比差，嚴(yán)重影響光學(xué)薄膜的質(zhì)量。根據(jù)現(xiàn)在鍍膜產(chǎn)品的要求，現(xiàn)有的真空鍍膜機(jī)比較片機(jī)構(gòu)，已不能滿足現(xiàn)代光學(xué)30層以上精細(xì)光學(xué)薄膜的鍍膜要求。為解決現(xiàn)有技術(shù)上存在的缺陷，綜合以上兩種比較片構(gòu)造優(yōu)缺點(diǎn)和新產(chǎn)品鍍膜的要求，創(chuàng)新、優(yōu)化設(shè)計(jì)新一代的比較片機(jī)構(gòu)，該裝置要滿足：構(gòu)造簡單；比較片裝載方便；重復(fù)定位性好；可靠性高；制造成本低等特點(diǎn)。

真空鍍膜機(jī)多片式比較片裝置，有比較片裝載換位機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)密封饋入機(jī)構(gòu)和換位驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖3所示。

換位驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在鍍膜機(jī)箱體頂板4上，由電機(jī)9、主動(dòng)齒輪8、從動(dòng)齒輪7、和定位盤6組成，其中從動(dòng)齒輪7和定位盤6固定在軸1上，定位盤6上有3個(gè)均分的狹縫，槽型光藕17在狹縫處承受光信號(hào)，控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)和停止。

轉(zhuǎn)動(dòng)密封饋入機(jī)構(gòu)由威爾遜密封機(jī)構(gòu)5和軸承座2組成，軸承座2外側(cè)套裝有固定筒3，固定在鍍膜機(jī)箱體頂板4上。裝載換位機(jī)構(gòu)由撥動(dòng)盤15、支承盤16、上盤14和比較片存儲(chǔ)筒13組成。撥動(dòng)盤15連接的撥動(dòng)軸11，通過聯(lián)軸器10和密封饋入機(jī)構(gòu)的軸1連接。

圖2改良后的比較片構(gòu)造圖3比較片優(yōu)化設(shè)計(jì)構(gòu)造

真空鍍膜機(jī)多片式比較片裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

1)固定筒3圓筒形狀、大直徑、厚壁構(gòu)造的設(shè)計(jì)和周向?qū)ΨQ的固定方式，可保證其有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)，還可阻止高溫濺射磨料對(duì)其內(nèi)部零部件污染，保證撥動(dòng)盤15轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性。

2)圓形軸承座2的設(shè)計(jì)，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(qiáng)度和剛度，保證轉(zhuǎn)動(dòng)過程中軸1的剛度和撥動(dòng)盤15的旋轉(zhuǎn)靈活性、位置重復(fù)的一致性。

3)裝載換位機(jī)構(gòu)，通過擴(kuò)大支承盤16的直徑，使該機(jī)構(gòu)在平面方向的有效面積增大，可安裝直徑大(Φ26.5mm)的比較片，有利于光路調(diào)整，提高光學(xué)薄膜質(zhì)量；比較片12由單片玻璃作為一個(gè)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(gè)比較片存儲(chǔ)筒13內(nèi)，實(shí)現(xiàn)一次可放置50~100片比較片，解決鍍膜機(jī)鍍制多層精細(xì)光學(xué)薄膜，比較片數(shù)量少影響鍍膜層數(shù)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(gè)均分的120°狹縫，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)停止。軸1旋轉(zhuǎn)定位重復(fù)的一致性得到保證，帶動(dòng)撥動(dòng)盤15完成準(zhǔn)確的撥片動(dòng)作。

5)轉(zhuǎn)動(dòng)密封饋入機(jī)構(gòu)引入威爾遜密封機(jī)構(gòu)5，既保證電機(jī)9通過齒輪嚙合帶動(dòng)軸1的靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，又保證真空室對(duì)外部的密封作用。優(yōu)化設(shè)計(jì)的真空鍍膜機(jī)多片式比較片裝置，其特點(diǎn)：(1)構(gòu)造簡單，強(qiáng)度高，可靠性好；(2)比較片裝載數(shù)量大，生產(chǎn)效率提高，可鍍制超多層精細(xì)光學(xué)薄膜；(3)比較片直徑增大，提高薄膜監(jiān)控的精度，降低對(duì)硬件系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；(4)維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用低。3、結(jié)論

通過對(duì)真空鍍膜機(jī)多片式比較片裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證了比較片機(jī)構(gòu)撥片轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性和重復(fù)的一致性，解決了比