Устройство для измерения температуры движущихся заготовок в вакуумных установках Советский патент 1993 года по МПК G01K13/08 

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры в установках для нанесения вакуумно-плазменных покрытий.

Известно устройство для измерения температуры в вакуумных установках, содержащее термопару, термоэлектроды которой размещены в защитной арматуре с головкой на одном ее конце. Свободные концы термоэлектродов подключены к осевым контактам, установленным с возможностью вращения между неподвижными центрирующими контактами, закрепленными на упругих вакуумных уплотнениях, закрывающих отверстия головки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату гвляется устройство для измерения температуры при нанесении покрытий на заготовки в вакуумно-плазменных установках. В известном устройстве рабочий ;пай термопары приварен путем конденсаторной микросварки к заготовке, термоэлектроды подключены к контактам токосъемника, конструктивно объединенного с вакуумным вводом. Размещение токосъемника в вакуумном вводе позволяет защитить его от воздействия перепада температур в вакуумной камере, что исключает воздействие паразитных ЭДС, возникающих во включенных в термоэлектроды промежуточных элементах. Такое устройство обеспечивает измерение температуры заготовок, неподвижных относительно камеры или вращающихся вокруг ее центральной оси. Недостатком известного устройства является невозможность измерения температуры в вакуумных камерах, в которых заготовки установлены с возможностью вращения относительно двух осей.

Цель изобретения - повышение эффективности за счет обеспечения возможности измерения температуры заготовок, совершающих сложное движение.

VI

00

о

00

00

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее термопару, рабочий спай которой закреплен на заготовке, установленной в камере на рабочем столе, связанном с приводом, а термоэлектроды, в разрыв которых включен токосъемник в виде корпуса с размещенными в нем контактами, выполненными в виде колец и щёток и установленными с возможностью относитетгь ного вращения, выведены из камеры через вакуумный ввод и подключены к измерительному прибору, введены дополнительный токосъемник, идентичный основному, размещенный в камере и включенный в разрыв термоэлектродов последовательно с ним, и планетарная передача, а корпус каждого токосъемника выполнен из двух частей, в которых закреплены соответствующие контакты, при этом одна из частей основного токосъемника через введённую штангу связана с рабочим столом, соединенным с приводом через планетарную передачу.

На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого устройств.а; на фиг,2 - эквивалентная схема термопары; на фиг.З - схема подключения термрэлёктрода к контакту - щетке токосъемника., ........

.Устройство для измерения температуры содержит термопару 1, рабочий спай которой закреплен (например, путем конденсаторной сварки) на заготовке 2, установленной в вакуумной камере 3 на рабочем столе 4, связанном с приводом вращения 5 через планетарную передачу 6. Внутри вакуумной камеры 3 установлены два токосъемника 7 (основной и дополнительный). Каждый из токосъемников содержит два кольца 8 и две щетки 9, причем щетки имеют возможность вращения относительно колец при вращении частей 10 и 11 корпуса токосъемников 7, Щетки 9 токосъемников прижимаются к кольцам пружинами 12. Пружины и кольца прикреплены к частям 10 nj 1.корпуса токосъемников винтами 13. Термоэлектроды 14 и 15 термопары прикреплены, соответственно, к кольцам 8 и щеткам 9 токосъемников 7 в точках а и б. При этом термоэлектрод 14 прикреплен к щетке §дточке а, максимально (насколько допустимо из конструктивных соображений) приближенной к кольцу 8. Таким образом, токосъёмники 7 включены как промежуточные элементы в разрывы термо- электрЬдов 1 4;и 15.

Один из токосъемников 7 расположен на оси рабочего стола 4. Второй токосъемник 7 установлен на оси центральной шестерни планетарной передачи 6, причем нижняя часть 11 его корпуса закреплена на

кронштейне 16, установленном во вращающемся столе 4, а верхняя 10 прикреплена к штанге 17, соединенной с вакуумным вводом 18. Вакуумный ввод 18 закреплен во

фланце 19. Термоэлектроды 14 и 15 выведены из вакуумной камеры 3 через вакуумный ввод 18 и подключены вне камеры к измерительному прибору 20.

Устройство для измерения температуры

движущихся заготовок в вакуумных установках работает следующим образом.

При нанесении плазменных покрытий на заготовки 2, камеру 3 вакуумируют, генерируют в ее объеме плазму и включают при5 вод вращения 5. При этом заготовки, установленные на подложкодержателях, с помощью планетарной передачи 6 приводятся во вращение как относительно оси ее центральной шестерни, так и вокруг осей

0 сателлитных шестерен. Рабочий спай термопары 1, закрепленный на одной из заготовок, вращается вместе с ней относительно указанных осей. При этом нижняя часть 11 корпуса первого токосъемника 7 вращается

5 вокруг оси сателлитной шестерни вместе с заготовкой 2, а верхняя часть 10 корпуса этого токосъемника вращается синфазно с нижней частью 9 корпуса второго токосъемника 7, закрепленной на кронштейне 16.

0 Верхняя часть корпуса второго токосъемника 7 неподвижна относительно корпуса вакуумной камеры. В процессе работы плазма разогревает все элементы, размещенные внутри вакуумной камеры, в том числе и

5 токосъемники 7, включенные в разрывы термоэлектродов 14 и 15 как промежуточные проводники. Согласно так называемому закону промежуточного проводника, появление паразитных ЭДС может быть

0 исключено, если места соединения термоэлектродов с промежуточными проводниками имеют одинаковую температуру. В заявленном устройстве это достигается путем приближения к кольцу 8 места соедине5 ния термоэлектрода 14 со щеткой 9. Так как теплопроводность материала кольца обеспечивает выравнивание температуры кольца, приближение к нему термоэлектрода, подключенного к щетке, обеспечивает раз0 мещение места соединения термоэлектродов и промежуточных проводников в одной температурной зоне камеры. Равенство температур места соединения термоэлементов с промежуточными элементами иск5 лючает возникновение паразитных ЭДС и обеспечивает возможность размещения токосъемников внутри вакуумной камеры без снижения точности измерения температуры. Так как к вакуумному вводу 18 подведены термоэлектроды, подключенные к

кольцам неподвижной относительно вакуумной камеры верхней части корпуса токосъемника 7, через вакуумный ввод не проходят вращающиеся элементы устройства, что обеспечивает его герметичность.

Использование изобретения позволяет измерять термопарой температуру заготовок, установленных в вакуумных камерах напыления с возможностью вращения отно

Использование: измерение температуры заготовок, совершающих сложное движение. Сущность изобретения: устройство содержит термопару, рабочий спай которой закреплен на заготовке, установленной в камере на рабочем столе. В разрыв термоэлектродов последовательно включены два токосъемника - основной и дополнительный, каждый из которых содержит корпус, выполненный из двух частей, в которых закреплены контакты в виде колец и щеток. Рабочий стол через планетарную передачу соединен с приводом. Одна из частей основного токосъемника через штангу связана с рабочим столом. Термоэлектроды термопары выведены из камеры через вакуумный ввод.3 ил.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры движущихся заготовок в вакуумных установках, содержащее термопару, рабочий спай которой закреплен на заготовке, установленной в камере на рабочем столе, связанном с приводом, а термоэлектроды, в разрыв которых включен токосъемник в виде корпуса с размещенными в нем контактами, выполненными в виде колец и щеток и установленными с возможностью относительного вращения, выведены из камеры через вакуумный ввод и подключены к измерительному прибору, отличающеес я тем, что, с целью повышения эффективности за счет обеспечения возможности измерения температуры заготовок, совершающих сложное движение, в него введены дополнительный токосъемник, идентичный основному, размещенный в камере и включенный в разрыв термоэлектродов последовательно с ним, и планетарная передача, а корпус каждого токосъемника выполнен из двух частей, в которых закреплены соответствующие контакты, при этом одна из частей основного токосъемника через введенную штангу связана с рабочим столом, соединенным с приводом через планетарную передачу.

Фиг. I