УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ИЗДЕЛИЯ В ВАКУУМЕ Российский патент 1995 года по МПК C23C14/56 

Изобретение относится к устройствам для нанесения покрытий на изделия в вакууме и может быть использовано в различных отраслях промышленности для нанесения защитных, упрочняющих, декоративных и прочих покрытий с целью улучшения свойств материалов и внешнего вида изделий.

Известно шлюзовое устройство для вакуумных установок, содержащее полый корпус с замком на одном из торцов, для фланца с уплотнениями, размещенные со стороны торцов полого корпуса, шток с держателем изделий, расположенный внутри полого корпуса, и вакуумный ввод возвратно-поступательного и вращательного перемещения штока, установленный на одном из фланцев [1]
Недостатками этого устройства являются низкие технологические характеристики, связанные с невозможностью совмещения процессов откачки и обработки изделий, а также отсутствие вращения деталей в процессе их обработки и сложность автоматизации процесса.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для нанесения покрытий в вакууме, содержащее рабочую камеру, механизм транспортирования обрабатываемых изделий, выполненный в виде поворотной плиты, установленной между рабочей и шлюзовой загрузочно-разгрузочной камерами с возможностью вращения вокруг оси, совпадающей с ее осью симметрии, герметичное уплотнение и привод возвратно-поступательного перемещения [2]
Недостатками такого устройства являются ненадежность его работы, связанная со сложностью герметизации шлюзовой загрузочно-разгрузочной камеры, необходимость наличия гидравлического и электрического приводов, а также низкие технологические возможности.

Целью изобретения является обеспечение возможности одновременного проведения процессов обработки изделий, откачки вакуума и замены обработанных изделий на необработанные, повышение надежности устройств такого рода, упрощение их конструкции и повышение производительности.

Для этого устройство для нанесения покрытий в вакууме, содержащее соединенные друг с другом рабочую и шлюзовую камеры, поворотную плиту, установленную между ними и оборудованную приводом ее одновременного вращения и возвратно-поступательного перемещения между камерами, снабжено сменными цилиндрическими кассетами для изделий, размещенными на поворотной плите с возможностью вращения вокруг своих осей посредством оснащения устройства двумя шестернями, одна из которых установлена на валу вращения кассет, а другая на выходном валу вращения поворотной плиты, так что шестерни входят в зацепление только при разделении поворотной плитой объемов рабочей и шлюзовой камер, а привод поворотной плиты выполнен в виде кривошипно-ползунного механизма, ползунные головки шатунов которого соединены с поворотной плитой, а кривошипные головки с кривошипом, сидящим на цилиндрическом валу ввода вращения, причем вал размещен через герметичное уплотнение в отверстии шлюзовой камеры.

Длина кривошипа r, длина шатунов l и ширина поворотной плиты s могут быть связаны с диаметром кассеты d следующими соотношениями:
l 1,868 ˙ d; r 1,184 ˙ d; s 1,889 ˙ d.

Новыми признаками, отличающими предложенное устройство от прототипа являются: наличие сменных цилиндрических кассет для размещения на них изделий, механизм вращения кассет, выполненный в виде зубчатого зацепления, выполнение привода поворотной плиты в виде кривошипно-ползунного механизма, наличие герметичных уплотнений для ввода в отверстие шлюзовой камеры цилиндрического вала кривошипа.

Существенные признаки, содержащиеся в отличительной части формулы изобретения, известны из других технических решений. Однако предложенная совокупность признаков, их взаимовлияние друг на друга и функциональные связи ведут к достижению нового положительного эффекта по отношению к прототипу: повышается надежность и производительность устройства, а также упрощается его конструкция.

Выполнение привода поворотной плиты в виде кривошипно-ползунного механизма обеспечивает перемещение кассет с обрабатываемыми изделиями из шлюзовой в рабочую камеру и герметизацию камер, что ведет к повышению производительности устройства.

Наличие сменных цилиндрических кассет расширяет технологические возможности и повышает производительность устройства.

Наличие механизма вращения кассет с изделиями позволяет вращать кассеты вокруг их осей, что приводит к повышению качества покрытий на изделиях и производительности устройства.

Выполнение вала кривошипа цилиндрическим с выходом через отверстие в шлюзовой камере позволяет приводить в движение привод поворотной плиты, что обеспечивает надежную герметизацию камер.

Наличие герметичного уплотнения в месте ввода вала кривошипа позволяет надежно герметизировать шлюзовую камеру и, следовательно, повысить качество наносимого покрытия.

Выполнение длины кривошипа r, длины шатунов l и ширины поворотной плиты s, соотносящимися с диаметром кассеты d соотношениями: l 1,868 ˙ d; r 2,184 ˙ d; s 1,889 ˙ d, позволяет обеспечить минимально возможный объем шлюзовой камеры, что приводит к увеличению производительности и сокращению габаритных размеров устройства.

Устройство может быть использовано в различных отраслях промышленности в качестве установки для нанесения защитных, упрочняющих, декоративных и прочих покрытий с целью улучшения свойств материалов и внешнего вида изделий.

На фиг.1 изображено устройство для нанесения покрытий на изделия в вакууме, вид сверху, пунктирными линиями показаны траектории движения точек механизма; на фиг.2 то же, в изометрии.

Устройство состоит из соединенных друг с другом рабочей 1 и шлюзовой 2 камер. Между ними установлена поворотная плита 3 с возможностью вращения вокруг своей оси и возвратно-поступательного перемещения вдоль продольной оси устройства между камерами. В месте контакта поворотной плиты 3 с разделительной стенкой 4 между рабочей 1 и шлюзовой 2 камерами установлено герметичное уплотнение 5. Разделительная стенка 4 имеет окно 6. В шлюзовой камере 2 расположен привод поворотной плиты, представляющий собой кривошипно-ползунный механизм, который содержит кривошип 7 сложной формы, опоры 8 с подшипниками для крепления кривошипа 7, кассеты 9 и 10 для изделий (не показаны), прикрепленные к поворотной плите 3 с помощью опор 11, четыре шатуна 12, направляющие 13 для ограничения поперечного движения поворотной плиты 3, понижающий редуктор 14 с возможностью фиксации кривошипа 7 и электродвигатель 15 для вращения последнего. В рабочей камере 1 расположен механизм вращения кассет 9 и 10, который содержит шестерню 16 с неподвижной осью вращения, закрепленную на валу понижающего редуктора 17, электродвигатель 18 для вращения кассеты 10, находящейся в рабочей камере 1, шестерню 19, имеющую возможность перемещаться вместе с опорой 11 и установленную на валу кассеты 10. Шлюзовая камера 2 имеет дверь 20 для загрузки и выгрузки кассет 9 и 10. На стенке рабочей камеры 1 укреплены источники 21 для нанесения покрытий на обрабатываемые изделия. Шлюзовая камера 2 снабжена трубопроводом 22 для форвакуумной откачки, а рабочая камера 1 трубопроводом 23 для глубоковакуумной откачки.

Устройство работает следующим образом.

Открывают дверь 20 (поворотная плита 3 при этом должна закрывать окно 6) и устанавливают кассету 10 на одну из опор 11. Включают электродвигатель 15, который начинает вращать кривошип 7. После поворота кривошипа 7, размещенного на опорах 8, на угол приблизительно 160^о выключают электродвигатель 15 и устанавливают кассету 9 на свободную опору 11. Поворотная плита 3 перемещается по направляющим 13 за счет кинематической связи кривошипа 7 с шатунами 12. Закрывают дверь 20, включают форвакуумный насос (на фиг.2 не показан) и через трубопровод 22 откачивают полости шлюзовой 2 и рабочей 1 камер до форвакуума. Включают электродвигатели 18 и 15 и после закрытия поворотной плитой 3 окна 6 включают электродвигатель 15. Затем включают высоковакуумный насос (на фиг.2 не показан) и через трубопровод 23 откачивают полость рабочей камеры 1 до глубокого вакуума. Проводят переключение электродвигателя 18 на другой режим, выставляя требуемую угловую скорость вращения кассеты 10 с обрабатываемыми изделиями. Движение от редуктора 17 передается шестерней 16 шестерне 19, находящейся с ней в зацеплении. Засекают время и включают источники 21 для нанесения покрытий. По истечении времени, необходимого для нанесения покрытий на изделия, выключают источники 21 и переключают электродвигатель 18 на малые обороты. Включают электродвигатель 15 и после поворота кривошипа 7 на угол 180^о выключают его. Затем с помощью глубоковакуумного насоса (на фиг.2 не показан) откачивают рабочую камеру 1 до режима глубокого вакуума и выставляют требуемую угловую скорость вращения обрабатываемой кассеты 9 с изделиями. Засекают время, включают источники 21 и открывают натекатель шлюзовой камеры (натекатель расположен в трубопроводе 22, на фиг. 2 не показан). После напуска в шлюзовую камеру 2 атмосферного давления открывают дверь 20, сменяют кассету 9 с изделиями и закрывают дверь 20. С помощью форвакуумного насоса (на фиг.2 не показан) откачивают шлюзовую камеру 2 до форвакуума. По истечении времени, необходимого для нанесения покрытия на изделия, выключают источники 21 и с помощью электродвигателя 15 поворачивают кривошип 7 на угол 180^о. Далее цикл повторяется требуемое количество раз.

В комплект устройства для нанесения покрытий в вакууме должны входить три одинаковые кассеты для изделий, так как во время нахождения двух кассет в устройстве на третьей кассете заменяют изделия.

Использование: в различных отраслях промышленности для нанесения защитных, упрочняющих, декоративных и прочих покрытий с целью улучшения свойств материала и внешнего вида изделий. Цель: повышение надежности и производительности устройства, упрощение его конструкции. Сущность изобретения: на опоры 11 устанавливают сменные цилиндрические кассеты 9 и 10. Вращая кривошип 7 при помощи электродвигателя 15, герметизируют рабочую камеру 1 поворотной плитой 3. При этом кассета 10 перемещается в рабочую камеру 1 и шестерня 19 входит в зацепление с шестерней 16. После откачки вакуума из рабочей 1 и шлюзовой 2 камер производят нанесение покрытия на изделия, находящиеся на кассете 10, которая вращается электродвигателем 18. По окончании технологического процесса электродвигателем 15 поворачивают кривошип 7 на 180° . При этом поворотная плита 3 поворачивается и вновь герметизирует камеры. Обрабатывается кассета 9, находящаяся в рабочей камере 1, а в шлюзовой камере 2 в это время кассета 10 сменяется на кассету с необработанными изделиями. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ИЗДЕЛИЯ В ВАКУУМЕ, содержащее соединенные одна с другой рабочую и шлюзовую камеры, поворотную плиту, установленную между ними и оборудованную приводом ее одновременного вращения и возвратно-поступательного перемещения между камерами, отличающееся тем, что оно снабжено сменными цилиндрическими кассетами для изделий, размещенными на поворотной плите с возможностью вращения вокруг своих осей посредством оснащения устройства двумя шестернями, одна из которых установлена на валу вращения кассет, а другая на выходном валу вращения поворотной плиты так, что шестерни входят в зацепление только при разделении поворотной плитой объемов рабочей и шлюзовой камер, а привод поворотной плиты выполнен в виде кривошипно-ползунного механизма, ползунные головки шатунов которого соединены с поворотной плитой, а кривошипные головки с кривошипом, сидящим на цилиндрическом валу ввода вращения, причем вал размещен через герметичное уплотнение в отверстии шлюзовой камеры. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длина r кривошипа, длина l шатунов и ширина s поворотной плиты связаны с диаметром d кассеты следующими соотношениями:
l 1,868 d,
r 1,184 d,
s 1,889 d.