用于真空离子镀膜机的弹簧工件自动倒印装挂装置

1.本发明属于镀膜设备技术领域，具体涉及到一种真空离子镀膜机的零部件。


背景技术：

2.离子镀就是一种近几十年发展起来的一种新镀膜技术，也是目前真空镀膜技术中最新、最先进的表面工程技术之一。在航空、航天领域应用的真空离子镀系统为在真空炉内部放置一个工件装挂系统，待镀层的工件位于装挂系统上，炉四周壁面上设置多个蒸发源或“靶源”，炉外设置有工控机，用于控制各类设备的协调工作。在工作过程中，将工件放置到装挂系统上，然后关闭炉门，打开真空泵开始对炉内抽真空，开启炉内加热装置对炉内进行升温；待炉内温度和真空度均达到给定要求时，开启炉内壁面的进气孔向真空炉内通入惰性氩气。随后开启高压直流电，在蒸发源(阳极)与工件(阴极)之间产生辉光放电作用。在电场作用下氩气被电离，在阴极工件周围形成等离子暗区，受阴极负高压吸引，带正电荷的氩离子猛烈轰击工件表面，对其进行离子清洗。同时蒸发料粒子经过熔化蒸发后，进入辉光放电区并被电离，随同氩离子一同冲向工件，逐渐堆积形成一层牢固粘附于工件表面的镀层。
3.工件装挂装置是真空离子镀设备中的关键构件，工件装挂装置由装挂机构和齿轮传动机构构成。齿轮传动机构放置在最底下的圆柱形大底盘里面，包括1个太阳轮、若干个行星轮及与行星轮固定相联的安装轴等。装挂机构为安装轴上固定安装有用于悬挂镀件的支撑零件，对于弹簧工件来说，将弹簧工件悬挂于支撑零件上。在工作过程中，通过太阳轮带动行星轮转动，各个行星轮分别带动与之固定相联的安装轴“自转”，从而使用于悬挂镀件的支撑零件随着安装轴的自转而同步“自转”。通过工控机可以控制整个装挂装置的启停、转速及转向，让工件表面全方位接收蒸发源的“喷涂”，确保涂层均匀。
4.然而，在现有真空离子镀设备运行过程中，有一个问题无法避免，由于工件与工装系统上的相关悬挂或者支撑部件发生接触，显然，炉内的蒸发源粒子无法沉积到这些接触部位形成涂层，导致整个工件在该接触位置处的表面与周围明显不同，称为“装挂印”。为了消除装挂印，现场工作人员往往在镀覆进行过程中，中断设备运行，将炉内温度降低至可人工操作温度，打开真空炉门并逐个调整工件与支撑零件的接触位置，以弹簧为例，往往是将工件翻转后重新悬挂，然后关闭炉门并且重复前面的设备开启操作，包括炉内重新抽真空、炉内再升温、通氩气、启动蒸发源、启动工件装挂装置等等，继续镀覆直到工件表面完全被镀层覆盖，达到工艺要求，该过程俗称“人工倒印”。这种人工倒印处理方法存在以下缺点：一方面，由于中途打开炉门，导致炉内工件在一段时间内直接暴露在外界环境中，而外界环境不能达到真空炉内的环境要求，致使工件所处的镀覆环境前后存在很大差异，可能影响涂层质量，同时，人工移动工件的过程中往往存在不确定因素，可能发生磕碰等人为事故，也会影响涂层效果；另一方面，这种人工倒印方法特别耗费人力、电力、物力及时间成本，一方面需要人工逐个移动各个工件的位置，同时需要额外完成整个设备的中断和再启动过程，严重降低整个工艺流程的产出效率。以弹簧工件的真空离子镀铝工艺为例，人工倒印过
程耗费时间往往占到整个镀覆过程所需时间的1/3，甚至更多。此外，在人工倒印过程中由于需要重新抽真空、降温、升温、开启设备，也会额外耗费大量电力资源，同时也额外耗费氩气等物力资源；同时，人工倒印需要中断、开启相关设备，长此以往，会影响设备的运行稳定性，降低设备使用寿命。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术人工倒印的缺点，提供一种设计合理、结构简单、成本低、用于真空离子镀膜机的弹簧工件自动倒印装挂装置。
6.解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于真空离子镀膜机的弹簧工件自动倒印装挂装置，包括位于真空离子镀膜室内自转机构的行星轮，行星轮中部设置有安装轴，安装轴上端位于自转机构的顶盖上的第一定位套内，行星轮与安装轴之间设置有轴承，安装轴上部转动连接有挂件盘，挂件盘边沿上沿圆周方向设置有均匀分布的挂钩，安装轴下部螺纹连接有托盘，托盘边沿沿圆周方向设置有与挂钩对应的挑杆，挑杆倾斜设置在托盘边沿上，托盘直径小于挂件盘直径，行星轮上设置有导杆，导杆另一端依次穿过托盘和挂件盘安装在位于顶盖上的第二定位套内。
7.作为一种优选的技术方案，所述的托盘上挑杆靠近安装轴一侧垂直设置有挡杆，挡杆高度小于挑杆顶端的垂直高度。
8.作为一种优选的技术方案，所述的挑杆的长度是弹簧工件自由高度的1/3～1倍，所述的挑杆的倾角β为90
°‑
1.05arctan(d/l)≤β＜90
°‑
arctan(d/l)，d为弹簧工件的外径，l为弹簧工件的自由高度。
9.作为一种优选的技术方案，所述的挡杆高度≥弹簧工件的螺距。
10.作为一种优选的技术方案，所述的挂件盘半径r1为：
[0011][0012]
式中，n为托盘上设置挂钩的数量。
[0013]
作为一种优选的技术方案，所述的托盘半径r2和挂件盘半径r1的关系为：
[0014][0015]
式中，d为弹簧工件簧丝直径。
[0016]
作为一种优选的技术方案，所述的安装轴与挂件盘之间设置有轴承。
[0017]
本发明的有益效果如下：
[0018]
本发明在安装轴上螺纹连接有托盘，托盘上设置挑杆和挡杆，托盘通过导杆与行星轮连为一体，行星轮转动带动托盘上升或下降，托盘上升过程中挑杆和挡杆向弹簧工件提供支撑力，使弹簧工件完全脱离挂钩，实现自动倒印，无需打开炉门，有效解决弹簧工件在人工倒印过程中因炉门打开导致受外界环境污染的可能，保证涂层的质量，达到所要求的性能；无需中断、启停，节省大量时间及相应的电力、设备、物料损耗(每次启停均需要降温、抽真空、通入氩气清洗、升温等)，同时减少人工操作成本，显著提高整体镀覆效率。
[0019]
本发明在原有真空离子镀膜机系统基础上，通过极小范围的改动即可实现自动倒
印，并且没有额外增加动力及控制机构，成本极低，容易实现。
附图说明
[0020]
图1是本发明的结构示意图。
[0021]
图2是图1中托盘11的结构示意图。
具体实施方式
[0022]
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于下述的实施方式。
[0023]
本实施例被镀弹簧工件16的外径d为27mm，自由高度l为75mm，螺距为8mm，弹簧工件16的簧丝直径d为4mm。
[0024]
在图1、2中，本实施例的一种用于真空离子镀膜机的弹簧工件自动倒印装挂装置由挂件盘1、顶盖2、第二定位套3、第一定位套4、导杆5、第二轴承闷盖6、第二轴承7、挂钩8、挑杆9、挡杆10、托盘11、安装轴12、第一轴承13、行星轮14、第一轴承端盖15连接构成，位于真空离子镀膜室内，自转机构的行星轮14中部设置安装轴12，安装轴12与行星轮14之间安装有第一轴承13和第一轴承端盖15，第一轴承端盖15用于固定第一轴承13，第一轴承13使行星轮14能绕着安装轴12进行旋转，安装轴12上端位于自转机构的顶盖2上的第一定位套4内，安装轴12上中部加工有安装圆台，安装圆台上安装有挂件盘1，挂件盘1的半径r1为：
[0025][0026]
式中，n为挂件盘1上挂钩8的数量，n＝8，d为被镀弹簧工件16的外径，d＝27mm，l为被镀弹簧工件16的自由高度，l＝75mm，r1取值为80mm，挂件盘1与安装轴12之间安装有第二轴承7和第二轴承闷盖6，第二轴承闷盖6用于固定第二轴承7，挂件盘1边沿上沿圆周方向加工有8个均匀分布的挂钩8，挂钩8用于挂弹簧工件16，安装轴12下部为螺纹段，安装轴12螺纹段上螺纹连接有托盘11，托盘11的半径r2为：
[0027][0028]
式中，d为弹簧工件簧丝直径，d＝4mm，本实施例托盘11的半径r2＝60mm，托盘11边沿沿圆周方向加工有与挂钩8对应的挑杆9，挑杆9倾斜安装在托盘11边沿上，挑杆9的倾角β为90
°‑
1.05arctan(d/l)≤β＜90
°‑
arctan(d/l)，本实施例β＝70
°
，挑杆9的长度是弹簧工件16自由高度的2/3倍，即挑杆9的长度为30mm，托盘11上挑杆9靠近安装轴12一侧垂直加工有挡杆10，挡杆10高度≥弹簧工件16的螺距,本实施例挡杆10高度为10mm，挡杆10用于防止弹簧围绕挑杆9顶点发生顺时针倾斜旋转，行星轮14上用螺纹紧固件固定安装有2根导杆5，导杆5另一端依次穿过托盘11和挂件盘1安装在位于顶盖2上的第二定位套3内，导杆5用于保证托盘11和挂件盘1同步转动。
[0029]
行星轮14绕着安装轴12逆时针转动，导杆5带动托盘11和挂件盘1绕着安装轴12同步逆时针转动，由于托盘11与安装轴12螺纹连接，托盘11转动的同时上升，挂件盘1上的挂钩8上悬挂有弹簧工件16，当托盘11上升到一定高度，托盘11上的挑杆9从弹簧工件16下端
伸入到弹簧工件16内，随着托盘11继续向上移动，弹簧工件16上部与挂钩8逐渐脱离，弹簧工件16下端卡在托盘11的挑杆9和挡杆10之间，当弹簧工件16完全脱离挂钩8时，由挑杆9和挡杆10向弹簧工件16提供支撑力，使弹簧工件16露出装挂印，方便对装挂印进行离子镀膜。
[0030]
实施例2
[0031]
在本实施例中被镀弹簧工件16的外径d为10mm，自由高度l为32mm，螺距为4mm，弹簧工件16的簧丝直径d为2mm。
[0032]
行星轮14中部设置安装轴12，安装轴12与行星轮14之间安装有第一轴承13和第一轴承端盖15，第一轴承端盖15用于固定第一轴承13，第一轴承13使行星轮14能绕着安装轴12进行旋转，安装轴12上端位于自转机构的顶盖2上的第一定位套4内，安装轴12上中部加工有安装圆台，安装圆台上安装有挂件盘1，挂件盘1的半径r1为30mm，挂件盘1与安装轴12之间安装有第二轴承7和第二轴承闷盖6，第二轴承闷盖6用于固定第二轴承7，挂件盘1边沿上沿圆周方向加工有8个均匀分布的挂钩8，挂钩8用于挂弹簧工件16，安装轴12下部为螺纹段，安装轴12螺纹段上螺纹连接有托盘11，托盘11的半径r2为23mm，托盘11边沿沿圆周方向加工有与挂钩8对应的挑杆9，挑杆9倾斜设置在托盘11边沿上，挑杆9的倾角β为72
°
，长度为12mm，托盘11上挑杆9靠近安装轴12一侧垂直加工有挡杆10，挡杆10高度为5mm，挡杆10用于防止支撑过程中弹簧围绕挑杆9顶点发生顺时针倾斜旋转，行星轮14上用螺纹紧固件固定安装有2根导杆5，导杆5另一端依次穿过托盘11和挂件盘1安装在位于顶盖2上的第二定位套3内，导杆5用于保证托盘11和挂件盘1同步转动。