真空镀膜机比较片机构性能和强度的优化设计

真空镀膜机比较片机构性能和强度的优化设计分析现有光学真空镀膜机比较片机构在使用过程中存在的问题。根据现代光学真空镀膜机的发展趋势和实际生产中急需解决的问题，通过多方面的研究分析，优化设计新一代的镀膜机比较片构造，解决影响光学薄膜质量和超多层精细光学薄膜镀制的问题，以提高薄膜的监控精度，实现系统的自动控制，提高光学真空镀膜机生产效率，降低生产成本。使现代光学真空镀膜机的构造配置及使用效果到达最正确。

从上世纪八十年代以来，全球光电科学技术发展与进步迅猛，我国研发光学真空镀膜机设备，在引进消化吸收的根底上，也迅速发展起来。最近二十多年，我国逐渐成为全球光学产品的加工基地，作为光学产品的关键工序，也是最后一道工序--镀膜，要求越来越高，真空镀膜机性能和配置也必然要得到加强，提高设备质量、完善设备性能、提高生产效率等问题就显现出来，这就涉及到此类设备的改造、设计研发，要求相关技术人员去解决。

真空镀膜机比较片机构就是该类设备的必不可少的关键部件，高端配置的设备比照较片机构要求越来越高，真空技术网(http:///)认为它对镀制多膜层的检测和生产效率有着重要的不可替代的作用。下面就真空镀膜机比较片机构在使用中的出现的问题，以及优化创新设计后的构造开展比照分析。1、现有真空镀膜机比较片机构

1.1、通用的镀膜机比较片构造

国内低端的真空镀膜机，从发展之初到近10年左右，大多还沿用的该比较片构造，如图1所示。此比较片换位机构，通常由6个独立的直径Φ22mm的比较片组成，如图1(b)。该机构主要由1个托盘16、三个支撑杆110及1个比较片盘18组成，如图1(a)，三个支撑杆110对托盘16起固定、支撑的作用，比较片盘18靠齿轮啮合把运动输入使之旋转拨片，三者配合就完成拨片换位动作。由于一般的镀膜机真空室直径尺寸都不大，整个机构的直径(Φ124mm)相比较就有些偏大，导致工件盘上可装载的镀制工件面积比较小，并且该机构只可放置6个比较片13，直接影响生产效率。

该构造的特点是：构造简单，加工制造方便，安装实施方便易行。缺点：该构造直径面积比较大，影响装载工件的数量；比价片放置数量少，降低了生产效率；强度和刚度有限，又由于该构造完全暴露在真空室内，真空室内高温溅射磨料的影响，使转动平稳性、灵活性一般，传动位置重复的一致性误差较大，清洗维护频繁。

图1通用的镀膜机比较片构造

1.2、改良后的镀膜机比较片构造

根据现有比较片构造在使用过程中暴露出的问题，对原有通用镀膜机比较片构造开展多次的改良，形成以下的构造，如图2(a)、(b)所示。通过设计可重叠放置比较片存储筒，使比较片机构直径所占面积减小，但放置的比较片数量增加到20片左右，整个机构直径缩小为Φ89mm。结果可增加较小工件镀膜盘上装载工件的数量，提高生产效率，还可以提高薄膜监控的精度，并降低对硬件系统的要求，容易实现对系统的自动控制。

具体动作实施，改良后多片比较片机构的转动，通过连接板23和连接块21固定在真空室顶板上，比较片机构的旋转运动，由旋转密封轴把运动输入真空室内的大齿轮，带动小齿轮所在传动轴24的转动，最终实现整个比较片机构的转动。比较片切换比较片时，通过拨盘29转动一个工位，比较片存储筒219内落下一个比较片，到达预设的位置，同时，切换的比较片随着工位转动落在比较片承受筒212内，每切换一次，拨动一个工位。其中，传动轴24、大齿轮、小齿轮和轴承座组成的传动机构来完成拨盘转动。

其特点是：(1)减小比较片机构直径的面积，提高装载镀制工件的数量；(2)增加比较片的数量，提高生产效率，提高薄膜监控的精度，降低对硬件系统的要求，系统容易实现自动控制。缺点：该比较片构造直径小而长(Φ89×370)，影响其使用的强度和刚度；由于该构造暴露在高温溅射磨料的真空室内，影响其转动平稳性、灵活性，且转动位置重复的一致性较差，维护清洗频繁费工。2、镀膜机比较片优化设计机构

在真空镀膜机发展过程中，真空镀膜机比较片在光学镀膜机中担负着装载比较片的功能。比较片装载数量少，限制光学薄膜的镀制层数；比较片有效面积小，光路调整不方便，光信号的信噪比差，严重影响光学薄膜的质量。根据现在镀膜产品的要求，现有的真空镀膜机比较片机构，已不能满足现代光学30层以上精细光学薄膜的镀膜要求。为解决现有技术上存在的缺陷，综合以上两种比较片构造优缺点和新产品镀膜的要求，创新、优化设计新一代的比较片机构，该装置要满足：构造简单；比较片装载方便；重复定位性好；可靠性高；制造成本低等特点。

真空镀膜机多片式比较片装置，有比较片装载换位机构、转动密封馈入机构和换位驱动机构，如图3所示。

换位驱动机构固定在镀膜机箱体顶板4上，由电机9、主动齿轮8、从动齿轮7、和定位盘6组成，其中从动齿轮7和定位盘6固定在轴1上，定位盘6上有3个均分的狭缝，槽型光藕17在狭缝处承受光信号，控制电机的旋转和停止。

转动密封馈入机构由威尔逊密封机构5和轴承座2组成，轴承座2外侧套装有固定筒3，固定在镀膜机箱体顶板4上。装载换位机构由拨动盘15、支承盘16、上盘14和比较片存储筒13组成。拨动盘15连接的拨动轴11，通过联轴器10和密封馈入机构的轴1连接。

图2改良后的比较片构造图3比较片优化设计构造

真空镀膜机多片式比较片装置的设计特点：

1)固定筒3圆筒形状、大直径、厚壁构造的设计和周向对称的固定方式，可保证其有足够的强度和刚度，同时，还可阻止高温溅射磨料对其内部零部件污染，保证拨动盘15转动的灵活性。

2)圆形轴承座2的设计，保证轴承座安装的密封性和垂直度；增大轴1的直径尺寸，加大轴承座2中两轴承的安装间距，提高其自身的强度和刚度，保证转动过程中轴1的刚度和拨动盘15的旋转灵活性、位置重复的一致性。

3)装载换位机构，通过扩大支承盘16的直径，使该机构在平面方向的有效面积增大，可安装直径大(Φ26.5mm)的比较片，有利于光路调整，提高光学薄膜质量；比较片12由单片玻璃作为一个比较片单元，比较片采用空间立体叠加安装方式，多片玻璃叠加安装在一个比较片存储筒13内，实现一次可放置50~100片比较片，解决镀膜机镀制多层精细光学薄膜，比较片数量少影响镀膜层数和精度的问题。

4)定位盘6与槽型光藕17的配合，通过槽型光藕来感知定位盘上三个均分的120°狭缝，控制电机转动停止。轴1旋转定位重复的一致性得到保证，带动拨动盘15完成准确的拨片动作。

5)转动密封馈入机构引入威尔逊密封机构5，既保证电机9通过齿轮啮合带动轴1的灵活转动，又保证真空室对外部的密封作用。优化设计的真空镀膜机多片式比较片装置，其特点：(1)构造简单，强度高，可靠性好；(2)比较片装载数量大，生产效率提高，可镀制超多层精细光学薄膜；(3)比较片直径增大，提高薄膜监控的精度，降低对硬件系统的要求，系统容易实现自动控制；(4)维护保养费用低。3、结论

通过对真空镀膜机多片式比较片装置的优化设计，保证了比较片机构拨片转动的灵活性和重复的一致性，解决了比