一种真空镀膜设备的制作方法

1.本实用新型属于镀膜技术领域，具体涉及一种真空镀膜设备。


背景技术：

2.真空蒸发镀膜是真空镀膜技术中开发时间最早，应用领域最广的一种薄膜沉积方法，近年来随着长寿命电阻蒸发源、电子束蒸发源、激光束蒸发源等在真空蒸发镀膜技术中的应用，使这一技术的发展更趋完善，目前仍然在真空镀膜技术中占有相当重要的地位。
3.镀膜过程中，需要将待镀膜工件(基片)装载在镀膜室内的镀膜架上，关闭镀膜室门抽真空镀膜，镀膜结束后再将镀膜架上的已镀膜工件卸载。上述动作称为换料，现有的换料方式耗时长，直接影响真空镀膜设备的工作效率。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种能够降低换料耗时，提高工作效率的真空镀膜设备。
5.本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，一种真空镀膜设备，一种真空镀膜设备，包括镀膜室和搬运室，所述镀膜室和搬运室通过换料口连通，所述换料口处设置有镀膜室门，所述镀膜室内设置有镀膜架，所述搬运室还设置有搬运室门，其特征在于：所述搬运室内设置有换料机械手和搬运架，所述换料机械手位于所述换料口与所述搬运架之间，以适于在所述换料口处与所述镀膜架执行第一换料动作，以及在靠近所述搬运架处与所述搬运架执行第二换料动作；所述换料机械手包括：一对挂持机构，用于挂持工件；伸缩机构，包括第一伸缩部和第二伸缩部，所述第一伸缩部和第二伸缩部分别连接一对挂持机构，以适于带动一对所述挂持机构彼此远离地伸出或彼此靠近地缩回；回转机构，用于支承所述伸缩机构，以适于带动所述伸缩机构作回转运动；升降机构，用于支承所述伸缩机构，以适于带动所述伸缩机构作升降运动；支承机构，以适于将所述回转机构支承于所述搬运室。
6.本实用新型设置有与镀膜室连通的搬运室，在搬运室内设置机械手，机械手利用一对夹持机构、伸缩机构、回转升降机构和支承机构相互配合，可以同时执行在换料口处与镀膜架的第一换料动作、以及在靠近搬运架处与搬运架的第二换料动作，降低了换料耗时，提高了真空镀膜工作效率。
7.进一步地，本实用新型的真空镀膜设备，所述回转机构包括回转筒，所述回转筒转动支承于所述支承机构，所述回转筒一端固定连接于所述伸缩机构。
8.进一步地，本实用新型的真空镀膜设备，所述回转机构还包括第一电机、第一齿轮和第二齿轮，所述第一电机、固定连接于所述支承机构，所述第一电机的输出轴固定连接所述第一齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第二齿轮固定连接于所述回转筒的另一端。
9.进一步地，本实用新型的真空镀膜设备，所述支承机构包括第一法兰和第二法兰，
所述回转筒转动支承于所述第一法兰，所述第二法兰开设有导向孔，所述搬运室固定连接有导向盘，所述导向盘的导向盘导向柱穿设于对应的所述导向孔，所述第二法兰外周还设置有第一波纹管。
10.进一步地，本实用新型的真空镀膜设备，所述升降机构包括气缸和升降杆，所述气缸固定连接于所述搬运室，所述升降杆一端转动连接于所述伸缩机构，另一端固定连接于所述气缸。
11.进一步地，本实用新型的真空镀膜设备，所述伸缩机构还包括基体、第一伸缩部和第二伸缩部，所述第一伸缩部和第二伸缩部分别设置于所述基体两侧，所述基体转动支承有转轴，所述转轴上设置有第三齿轮，所述第一伸缩部和第二伸缩部上分别设置有沿伸缩方向延伸的齿条，所述第三齿轮与所述齿条啮合，以适于驱动所述第一伸缩部和第二伸缩部沿相反方向进行伸缩运动。
12.进一步地，本实用新型的真空镀膜设备，所述伸缩机构包括第二电机和转轴，所述第二电机与所述转轴传动连接，所述转轴转动支承于所述回转筒内，所述转轴一端传动连接于所述伸缩机构。
13.进一步地，本实用新型的真空镀膜设备，所述伸缩部通过枢轴枢接所述挂持机构，所述搬运室内还设置有角度对准机构，以适于在执行所述第一换料动作时调整所述挂持机构绕所述枢轴枢转至与所述镀膜架适配的第一换料角度，以及在执行所述第二换料动作时调整所述挂持机构绕所述枢轴枢转至与所述搬运架适配的第二换料角度。
14.进一步地，本实用新型的真空镀膜设备，所述角度对准机构包括导向块、导向件和弹性件，所述导向块设置于所述搬运室内且靠近所述搬运架，所述导向块形成有导向轮廓，所述导向件设置于所述挂持机构，所述导向件与所述导向轮廓在所述伸缩部伸缩过程中相互配合，以适于在执行所述第二换料动作时调整所述挂持机构绕所述枢轴枢转至所述第二换料角度；所述弹性件设置于所述挂持机构与所述伸缩部之间，以适于在所述伸缩部伸缩过程中将所述导向件压紧于所述导向轮廓，以及在执行所述第一换料动作时调整所述挂持机构绕所述枢轴枢转至与所述镀膜架适配的第一换料角度。
15.进一步地，本实用新型的真空镀膜设备，所述升降杆一端设置有凸台，所述升降杆一端伸入所述伸缩机构的回转座内并利用所述凸台和压力轴承实现转动连接于所述伸缩机构。
16.本实用新型通过上述技术方案，可以实现如下效果：
17.通过设置在搬运室内的机械手，同时执行与镀膜架的第一换料动作和与搬运架的第二换料动作，降低了换料耗时，提高了真空镀膜工作效率。
附图说明
18.图1为本实用新型真空镀膜设备整体的俯视示意图；
19.图2为本实用新型真空镀膜设备换料机械手的立体示意图；
20.图3为本实用新型真空镀膜设备挂持机构枢接部分的局部放大图示意图；
21.图4为本实用新型真空镀膜设备回转机构的断面示意图；
22.图5为本实用新型真空镀膜设备升降机构的断面示意图；
23.图6为本实用新型真空镀膜设备伸缩机构的断面示意图；
24.图7为本实用新型真空镀膜设备换料动作的立体示意图；
25.图8为本实用新型真空镀膜设备第一换料动作的俯视示意图。
26.图中附图标记表示为：
27.1-镀膜室，2-搬运室，3-换料口，4-镀膜室门，5-镀膜架，6-换料机械手，61-挂持机构，611-固定框，612-枢接部，62-伸缩机构，621-基体，622-第一伸缩部，623-第二伸缩部，624-固定架，6251-第三齿轮，6252-齿条，626-滑动副，627-第二电机，628-转轴，629-回转座，6271-第一基体固定架，6272-第二基体固定架，63-回转机构，631-回转筒，632-第一电机，633-第一齿轮，634-第二齿轮，64-升降机构，641-气缸，642-支承架，643-导向板，644-升降杆，645-第一连杆，646-第二连杆，6461-凸台，65-支承机构，651-第一法兰，6511-第一法兰筒体部，6512-第一法兰连接部，652-第二法兰，6521-第一法兰筒体部，6522-第二法兰连接部，653-传动箱，654-导向盘，6541-导向盘连接部，6542-导向盘导向柱，7-搬运架，8-工件基板，9-导向块，10-导向件，11-弹性件。
具体实施方式
28.下面将参考若干示例性实施方式来描述本实用新型的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本实用新型，而并非以任何方式限制本实用新型的范围。
29.如图1所示，本实用新型的真空镀膜设备包括镀膜室1和搬运室2，镀膜室1和搬运室2通过换料口3连通。镀膜室1内设置有在镀膜过程中用于固定工件的镀膜架5，镀膜架5外周布置若干工位，每个工位固定一个基板，工件装载在基板上。镀膜室1的壳体上布置有真空泵和镀膜装置，真空泵用于对镀膜室1进行抽真空，镀膜装置可以为任意常规类型，例如蒸发源、离子源、溅射源等，镀膜工作过程中，镀膜架5带动待镀膜工件转动，从而实现均匀镀膜。
30.将镀膜室1和搬运室2之间的连通处定义有换料口3，将已镀膜工件从镀膜架5转载到换料机械手6、以及将待镀膜工件从换料机械手6转载到镀膜架5两个动作均定义为第一换料动作，所述第一换料动作发生在换料口3附近。换料口3处设置镀膜室门4，关闭镀膜室门4将镀膜室1和搬运室2空气隔绝，再进行镀膜室1的抽真空和镀膜工作。
31.搬运室2内设置有换料机械手6和搬运架7，换料机械手6位于搬运架7与换料口3之间，用于在镀膜架5和搬运架7之间转运待镀膜工件和已镀膜工件，其中，将已镀膜工件从换料机械手6转载到搬运架7、以及将待镀膜工件从搬运架7转载到换料机械手6两个动作均定义为第二换料动作。搬运室2还设置有搬运室门，搬运室门设置在搬运架7附近，从搬运室门处将工件装载到搬运架7上或从搬运架7上卸载，在打开镀膜室门4的过程中保持搬运室门处于关闭状态，避免外界灰尘进入镀膜室1内。
32.本实用新型的真空镀膜设备的具体工作步骤为：
33.s1，保持镀膜室门4关闭状态，打开搬运室门，控制搬运架7转动特定角度，将待镀膜工件依次装载在搬运架7的工位上，直至搬运架7的全部工位满载待镀膜工件，关闭搬运室门；
34.s2，镀膜架5上的工件完成镀膜后，打开镀膜室门4，利用换料机械手6同时执行第一换料动作和第二换料动作，在第一换料动作中将已镀膜工件从镀膜架5的第一工位转载
到换料机械手6，同时在第二换料动作中将待镀膜工件从搬运架7的第一工位转载到换料机械手6；
35.s3，驱动换料机械手6回转，将装载的待镀膜工件对准镀膜架5的第一工位，同时将已镀膜工件对准搬运架7的第一工位，并且再次同时执行第一换料动作和第二换料动作，在第一换料动作中将新的待镀膜工件从机械手6转载到镀膜架5刚刚空出的第一工位中，同时在第二换料动作中将s2中卸载的已镀膜工件转载到搬运架7刚刚空出的第一工位中；
36.s4，保持换料机械手6不动，转动镀膜架5至第二工位，并转动搬运架7至第二工位，再次同时执行第一换料动作和第二换料动作，在第一换料动作中将已镀膜工件从镀膜架5的第二工位转载到换料机械手6，同时在第二换料动作中将待镀膜工件从搬运架7的第二工位转载到换料机械手6，依次反复动作，从而当镀膜架5和搬运架7均转动一周后，全部已镀膜工件均可从镀膜架5中转载至搬运架7，并且全部待镀膜工件均可从搬运架7转载至镀膜架5；
37.s5，再次关闭镀膜室门4后，对镀膜室1进行抽真空并执行镀膜作业；打开搬运室门3，将已镀膜工件从搬运架7卸载并重新装载新的未镀膜工件。
38.通过上述工作步骤，由于换料机械手可同时执行第一次的第一换料动作和第二换料动作，并且在回转后可再次同时执行第二次的第一换料动作和第二换料动作，使得镀膜架5仅转动一周后，即可完成全部工位的已镀膜工件卸载和待镀膜工件满载，大大缩减了换料耗时，提高了真空镀膜工作效率。
39.下面，详细描述本实用新型的换料机械手6的具体结构和工作原理。如图2所述，换料机械手6包括一对挂持机构61、伸缩机构62、回转机构63、升降机构64、支承机构65和角度对准机构。
40.一对挂持机构61用于在执行第一换料动作和第二换料动作过程中挂持工件。如图2和3所示，在本实用新型的具体实施例中，每个挂持机构61包括固定框611，固定框611前侧的上部和下部分别设置有用于与工件基板挂孔配合的挂销，固定框611后侧上部和下部分别设置有枢接部612，固定框611通过枢接部612的枢轴与伸缩机构62的固定架624枢接，使得固定框611可以带动工件基板8及其上装载的工件一体绕枢轴自由转动。
41.支承机构65用于将所述伸缩机构62和回转机构63支承于搬运室2。如图4所示，在本实用新型的具体实施例中，支承机构包括第一法兰651、第二法兰652、传动箱653和导向盘654。搬运室2的底部壳体相应位置开设通孔，第二法兰652包括第二法兰筒体部6521和第二法兰连接部6522，第二法兰筒体部6521穿过通孔。第二法兰652的上部位于搬运室2内，第二法兰连接部6522与第一法兰651的第一法兰连接部6512连接。第二法兰652的下部位于搬运室2外，其底部与传动箱653连接。其中，第一法兰651还包括第一法兰筒体部6511，第一法兰筒体部6511内部通过轴承转动支承回转筒631。第二法兰连接部6522开设有导向孔，在搬运室2底部壳体固定连接导向盘654的导向盘连接部6541，导向盘导向柱6542穿设于对应的导向孔，从而对换料机械手6升降运动时进行导向。第二法兰筒体部6521外周围设有波纹管，波纹管位于第二法兰连接部6522和搬运室2底部壳体之间，用于在换料机械手6作升降运动时在第二法兰连接部6522与所述搬运室2底部壳体之间提供减震。
42.回转机构63用于支承伸缩机构62，带动伸缩机构62作回转运动。如图4所示，在本实用新型的具体实施例中，回转机构63包括回转筒631、第一电机632、第一齿轮633和第二
齿轮634。第一电机632位于搬运室2外并固定连接于传动箱653底部，第一电机632的输出轴与第一齿轮633固定连接，第一齿轮633与第二齿轮634啮合。回转筒631转动支承于第一法兰筒体部6511内部，其上端与伸缩机构62的第二基体固定架6272的固定连接，下端与第二齿轮634固定连接，因此，通过第一电机632带动回转筒631转动，从而带动换料机械手6作回转运动。
43.升降机构64用于支承伸缩机构62，带动伸缩机构62作升降运动。如图5所示，在本实用新型的具体实施例中，升降机构64包括气缸641、支承架642、导向板643、升降杆644、第一连杆645和第二连杆646。支承架642通过若干导向柱固定连接在搬运室2顶部壳体上方，气缸641固定连接在支承架642上方，气缸641的缸杆与第一连杆645连接，第一连杆645还连接有导向板643，利用导向板643的通孔与导向柱配合实现升降导向。缸杆依次通过第一连杆645、升降杆644和第二连杆646连接至回转座629，回转座629固定连接于伸缩机构62的基体621。第二连杆646下端伸入回转座629，第二连杆646利用其下端的凸台6461实现与回转座629沿上下方向限位，使得第二连杆646与回转座629之间可一体作升降运动，并且可相对转动。因此，保证了换料机械手6可分别作升降运动和回转运动。
44.伸缩机构62用于带动一对挂持机构61彼此远离地伸出或彼此靠近地缩回。如图6所示，在本实用新型的具体实施例中，伸缩机构包括基体621、第一伸缩部622、第二伸缩部623、第一基体固定架6271和第二基体固定架6272，第一伸缩部622和第二伸缩部623分别位于基体621两侧。第一伸缩部622和第二伸缩部623分别固定连接有固定架624，从而与一对挂持机构61枢接。第二基体固定架6272下端与回转筒631固定连接，第二基体固定架6272上端分别与第一基体固定架6271和基体621固定连接，第一基体固定架6271在上方还与基体621固定连接，从而实现回转筒631与基体621之间稳定连接。
45.基体621两侧的上方和下方分别利用滑动副626与第一伸缩部622、第二伸缩部623实现稳定滑动。如图4和6所示，在本实用新型的具体实施例通过齿轮齿条方式驱动伸缩机构62作伸缩运动。伸缩机构62还包括第二电机627、转轴628、第三齿轮6251和齿条6252。第二电机627固定连接在传动箱653下方，第二电机627的输出轴通过联轴器与转轴628连接，转轴628从回转筒631内穿过并通过轴承转动支承于回转筒631内，从而使转轴628和回转筒631之间可相对独立转动。转轴628还可转动支承于基体621内，从而可实现转轴628相对基体621自由转动。因此，可保证换料机械手6的回转运动和伸缩运动之间互不干扰。
46.转轴628上固定连接有第三齿轮6251，第一伸缩部622和第二伸缩部623内侧分别设置有齿条6252，第三齿轮6251与齿条6252啮合，从而通过第二电机627、转轴628、第三齿轮6251和齿条6252驱动第一伸缩部622和第二伸缩部623沿相反方向进行伸缩运动。
47.角度对准机构用于在执行第一换料动作时调整挂持机构61绕枢轴枢转至与镀膜架5适配的第一换料角度，以及在执行第二换料动作时调整挂持机构61绕枢轴枢转至与搬运架7适配的第二换料角度。如图7所示，在本实用新型的具体实施例中，角度对准机构包括导向块9、导向件10和弹性件11，导向块9设置于搬运室2内且靠近搬运架7，所述导向块9形成有导向轮廓91，用于与挂持机构61上的导向件10配合，导向块9可以设置在搬运室2内的上方或下方。
48.第一伸缩部622和第二伸缩部623的固定框611上设置有导向件10，导向件可以是单纯的滑块，为了配合流畅，导向件10也可以是滚轮。与导向块9位置对应，导向件10也可以
设置在固定框611的上方或下方。弹性件11可以是设置在枢接部612枢轴处的扭簧，扭簧为固定框611提供使基板正面面对镀膜架5的相应工位的回复力。在另一实施例中，也可以采用其它弹性件代替扭簧，例如设置拉簧的两端分别固定连接固定框611和伸缩部，从而提供上述回复力。
49.因此，当第一伸缩部622、第二伸缩部623伸出过程中，导向轮廓91通过导向件10推动固定框611绕枢轴枢转至与搬运架7的相应工位适配的角度，从而进行精准的第二换料动作。当完成第二换料动作后，第一伸缩部622、第二伸缩部623缩回过程中，由于弹性件11的作用，驱动固定框611回复至常规位置。在进行第一换料动作时，由于没有导向块9的作用，第一伸缩部622、第二伸缩部623伸出过程中固定框611保持角度恒定，从而能够使工件基板8正面面对镀膜架5的相应工位，精确完成第一换料动作。
50.本实用新型中，固定框611的上方和下方设置有挂销，工件基板8相应位置设置有长条孔，通过挂销和长条孔配合，实现固定框611与工件基板8之间稳定安装。
51.下面详细描述本实用新型的换料机械手6的工作原理：
52.s21，第一电机632通过第一齿轮633、第二齿轮634、回转筒631、第二基体固定支架6272和第一基体固定支架6271驱动换料机械手6在镀膜架5、搬运架7之间回转；
53.s22，第二电机627通过转轴628、第三齿轮6251、齿条6252驱动第一伸缩部622、第二伸缩部623伸出，伸出过程中，靠近镀膜架5一侧的固定框611角度不变，直至镀膜架5臂板的挂销伸入工件基板8的长条孔；
54.靠近搬运架7一侧，固定框611在导向块9、导向件10和弹性件11的共同作用下枢转至与搬运架7的工位适配的角度，再继续转动搬运架7一较小角度，直至搬运架7臂板的挂销伸入工件基板的长条孔；
55.s23，气缸641通过第一连杆645、升降杆644、第二连杆646和基体621驱动第一伸缩部622、第二伸缩部623下降，直至固定框611的挂销与工件基板的长条孔顶部脱离接触，此时工件基板完全安装在镀膜架5和搬运架7的臂板上；
56.s24，反向转动搬运架7一较小角度，直至固定框611的挂销脱出工件基板的长条孔；
57.s25，第二电机627通过转轴628、第三齿轮6251、齿条6252驱动第一伸缩部622、第二伸缩部623缩回一部分行程，镀膜架5、搬运架7转动至下个工位，再次驱动第一伸缩部622、第二伸缩部623伸出，重复上述工作从而完成第一换料动作和第二换料动作。
58.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。