Пристрій обертання для нанесення покриттів на деталі або на вироби у вакуумній камері

Реферат: Пристрій обертання для нанесення покриттів на деталі або на вироби у вакуумній камері містить пристосування для кріплення деталей або виробів, зачіплюючі механізми, з'єднуючі елементи. Пристрій містить з'єднані балками на відстані одна від одної передню підковоподібну пластину та задню підковоподібну пластину, кожна з яких розташована своєю відкритою частиною вгору. На передній підковоподібній пластині встановлені передні шпинделі, а на задній підковоподібній пластині встановлені задні шпинделі. Передні шпинделі та задні шпинделі встановлені на підковоподібних пластинах співвісно та парно з можливістю їх обертання у відповідних підшипникових вузлах. Вільні кінці валів кожної пари відповідних шпинделів закріплені у напрямку назустріч один одному. Задні шпинделі є приводними і на їх вали встановлені зірочки, що охоплені роликовим ланцюгом. Вал одного із задніх шпинделів є подовженим, на задній підковоподібній пластині закріплена перша додаткова зірочка та натяжний механізм з встановленою на ньому другою додатковою зірочкою. UA 87404 U (12) UA 87404 U UA 87404 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до вакуумної техніки, а саме до пристрою обертання у вигляді жорсткої конструкції для внутрішнього оснащення вакуумних установок з можливістю обертання його пристосувань, виконаних у вигляді штанг або рамок, для кріплення деталей або виробів при реалізації іонно-плазмових методів нанесення покриттів на деталі або вироби у вакуумній камері вакуумної установки. Цей пристрій обертання може бути використаний в процесах нанесення покриттів на деталі та/або вироби машинобудування та інших галузей. Відомий пристрій обертання деталей або виробів для нанесення покриттів на деталі або на вироби у вакуумній камері (вакуумної установки), який містить пристосування для кріплення (розташування) деталей або виробів, зчіплюючі механізми, з'єднуючі елементи (Патент Російської Федерації на винахід № 2058427, м. кл. С23С 14/34, публ. 20.04.1996 [1]). Але такий пристрій виконаний з можливістю руху тільки по вертикальній осі вакуумної камери, і він не забезпечує достатньо високого ступеня рівномірності покриттів, а також завантаження великої кількості деталей (виробів), на які наносять покриття. Відомий механізм обертання деталей або виробів для нанесення покриттів у вакуумній камері, який містить пристосування для кріплення (розташування) деталей або виробів, зчіплюючі механізми, з'єднуючі елементи (Патент Російської Федерації на винахід № 2038416, м.кл. С23С 14/50, публ. 27.06.1995 [2]). Цей механізм дозволяє одержати шари покриттів по вибраному закону розподілення товщин для підкладок різної форми, а також поліпшити склад остаточного газового середовища, але він не забезпечує достатньо високого ступеня рівномірності покриттів, а також завантаження великої кількості деталей (виробів), на які наносять покриття. Відомий пристрій обертання для нанесення покриттів на вироби у вакуумній камері (вакуумної установки), який містить пристосування для кріплення (розташування) виробів, зчіплюючі механізми, з'єднуючі елементи (Патент Російської Федерації на винахід № 2214477, м. кл. С23С 14/35, публ. 20.10.2003 [3]). Застосування такого пристрою сприяє формуванню зміцнюючих покриттів по всій поверхні підкладок, але він не забезпечує достатньо високого ступеня рівномірності покриттів, а також завантаження у вакуумну камеру великої кількості деталей (виробів), на які наносять покриття. Найбільш близьким до запропонованого пристрою є пристрій обертання для нанесення покриттів на вироби у вакуумній камері, який містить пристосування для кріплення (розташування) виробів, зчіплюючі механізми, з'єднуючі елементи (Патент України на винахід № 87935, м. кл. С23С 14/00, публ. 25.08.2009, бюл. № 16 [4]). Такий пристрій є ефективним при нанесенні вакуумних іонно-плазмових покриттів на внутрішні поверхні циліндричних виробів, але він не забезпечує одержання високого ступеня рівномірності - рівномірної товщини покриттів на усіх поверхнях об'ємних деталей або виробів, гарантованої відсутності "тіньових зон" - запобігання наявності так званих "тіней", а також завантаження у вакуумну камеру великої кількості деталей (виробів), на які наносять покриття, і, відповідно, не дозволяє значно збільшити продуктивність процесу за рахунок можливості обробляти за одну технологічну операцію велику кількість деталей або виробів. В основу корисної моделі поставлена задача створення пристрою обертання для нанесення покриттів на деталі або на вироби у вакуумній камері, сукупність ознак, нові ознаки якого за рахунок нових конструктивних елементів, їх взаємозв'язку, взаєморозташування, кількісних характеристик цього пристрою, дозволили б одержати високий ступінь рівномірності рівномірної товщини покриттів на усіх поверхнях об'ємних деталей або виробів, гарантовану відсутність "тіньових зон" - запобігти наявності так званих "тіней", а також здійснювати завантаження у вакуумну камеру великої кількості деталей (виробів), на які наносять покриття, і, відповідно, збільшити продуктивність процесу за рахунок можливості обробляти за одну технологічну операцію збільшену кількість деталей або виробів, а також поширити асортимент засобів для внутрішнього оснащення камер вакуумних установок. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій обертання для нанесення покриттів на деталі або на вироби у вакуумній камері, який містить пристосування для кріплення (розташування) деталей або виробів, зчіплюючі механізми, з'єднуючі елементи. Новим є те, що запропонований пристрій містить з'єднані балками на відстані одна від одної передню підковоподібну пластину та задню підковоподібну пластину, кожна з яких розташована своєю відкритою частиною вгору, і встановлені на передній підковоподібній пластині передні шпинделі; на задній підковоподібній пластині встановлені задні шпинделі; передні шпинделі та задні шпинделі встановлені на підковоподібних пластинах співвісно та парно з можливістю їх обертання у відповідних підшипникових вузлах; вільні кінці валів кожної пари відповідних шпинделів закріплені у напрямку назустріч один одному; задні шпинделі є приводними і на їх вали встановлені зірочки, що охоплені роликовим ланцюгом; вал одного із задніх шпинделів 1 UA 87404 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виконаний подовженим; на задній підковоподібній пластині закріплена перша додаткова зірочка і натяжний механізм з встановленою на ньому другою додатковою зірочкою. Додатково запропонований пристрій характеризується наступними ознаками. Кількість пар передніх шпинделів та задніх шпинделів, встановлених на підковоподібних пластинах співвісно та парно, складає від 6 до 12 пар. Натяжний механізм з встановленою на ньому другою додатковою зірочкою виконаний у вигляді підпружиненого важеля. Пристосування для кріплення деталей або виробів виконано у вигляді штанги або рамки. Підковоподібні пластини з'єднані з балками з'єднуючими елементами, які виконані у вигляді труб з прямокутним перерізом. Запропонований пристрій обертання ілюстрований наступними зображеннями: Фіг. 1 - загальний вигляд запропонованого пристрою. Фіг. 2 - вигляд запропонованого пристрою зверху. Фіг. 3 - вигляд запропонованого пристрою спереду. Фіг. 4 - вигляд запропонованого пристрою ззаду. Фіг. 5 - вигляд заднього шпинделя 10 з подовженим валом 16 (поздовжній розріз). Специфікаційний перелік цифрових позицій, зазначених на фіг. 1-5: 1 - вакуумна камера, в якій розташований запропонований пристрій обертання; 2 - катод електродугового випарника (в конструкцію запропонованого пристрою не входить він входить в конструкцію електродугового випарника); 3 - механізм передачі обертання (до конструкції запропонованого пристрою обертання не належить - він входить до складу вакуумної камери 1); 4 - задня підковоподібна пластина; 5 - передня підковоподібна пластина; 6 - балка (дві штуки); 7 - ролики, завдяки яким запропонований пристрій встановлюють на рейки 8 вакуумної камери 1, ці ролики 7 закріплені на бокових поверхнях балок 6 (по три ролики на кожній балці 6); 8 - рейка вакуумної камери 1 (до конструкції запропонованого пристрою не входить); 9 - передні шпинделі, які встановлені на передній пластині 5 (вали 18 передніх шпинделів 9 обертаються вільно у підшипникових вузлах 19, ці шпинделі 9 не є приводними, вони є пасивними, підтримуючими, і на їх вали 18 не встановлені зірочки, що охоплені роликовим ланцюгом 12); 10 - задні шпинделі, які встановлені на задній пластині 4: вали 20 задніх шпинделів 10 обертаються вільно у підшипникових вузлах 19), шпинделі 10 є привідними (привідними співвісними), і на їх вали 20 встановлені зірочки 11, що охоплені роликовим ланцюгом 12; 11 - зірочки, які закріплені на валах 20 задніх шпинделів 10; 12 - ланцюг роликовий, який охоплює як зірочки 11, так й зірочки 13 і 15; 13 - перша додаткова зірочка; 14 - натяжний механізм у вигляді підпружиненого важеля з встановленою на ньому другою додатковою зірочкою 15; 15 - друга додаткова зірочка, яка закріплена на натяжному механізмі 14; 16 - подовжений вал (вал одного з задніх шпинделів 10: вал 16 призначений для стикування до механізму передачі обертання 3 вакуумної камери 1); 17 - пристосування у вигляді штанги або рамки для кріплення деталей (виробів); 18 - вал передніх шпинделів 9; 19 - підшипниковий вузол; 20 - вал задніх шпинделів 10; 21 - верхня частина (зів) задньої підковоподібної пластини 4; 22 - верхня частина (зів) передньої підковоподібної пластини 5; 23 - з'єднуючий елемент, виконаний у вигляді труби, що має прямокутний переріз; ці з'єднуючі елементи 23 приварені до підковоподібних пластин 4 та 5, і за допомогою таких з'єднуючих елементів 23 підковоподібні пластини з'єднані з балками 6; 24 - деталь або виріб, на які наносять покриття. Запропонований пристрій обертання у статичному стані. Запропонований пристрій обертання розташовують у вакуумній камері 1, в якій горизонтально закріплений катод 2 електродугового випарника вертикальними струмовводами, а також механізм передачі обертання 3 (на фігурах показані умовно і до конструкції запропонованого пристрою обертання не входять). Запропонований пристрій містить дві підковоподібні пластини - задню підковоподібну пластину 4 та передню підковоподібну пластину 5. Підковоподібні пластини 4 та 5 з'єднані між 2 UA 87404 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 собою балками 6 (дві балки) за допомогою беззазорних болтових з'єднань (стандартні елементи - на фігурах не показані); кожна балка 6 виконана з двох труб прямокутного перерізу, які з'єднані між собою за допомогою електрозварки відрізком такої ж труби прямокутного перерізу. Ролики 7 закріплені на бокових поверхнях балок 6 (по три ролики на кожній балці 6). Завдяки роликам 7 запропонований пристрій встановлюють на рейки 8 вакуумної камери 1. На передній підковоподібній пластині 5 встановлені передні шпинделі 9. На задній підковоподібній пластині 4 встановлені задні шпинделі 10. Передні шпинделі 9 та задні шпинделі 10 встановлені на підковоподібних пластинах 4 та 5 співвісно і парно (від 6 до 11 пар, наприклад 9 пар). Вільні кінці валів 18 та 20 кожної пари відповідних шпинделів направлені назустріч один одному і обертаються у підшипникових вузлах 19. Зірочки 11 охоплює роликовий ланцюг 12. Перша додаткова зірочка 13 закріплена на валу, що вільно обертається у підшипниковому вузлі 19, встановленому на задній підковоподібній пластині 4, ця додаткова зірочка 13 та натяжний механізм 14 з другою додатковою зірочкою 15 забезпечують обхват, а також вибір слабини (регулюванню натягу) на пасивній гільці роликового ланцюга 12. Натяжний механізм 14 виконаний у вигляді підпружиненого важеля з встановленою на ньому другою додатковою зірочкою 15. Роликовий ланцюг 12 охоплює також й зірочки 13 та 15, тобто роликовий ланцюг 12 охоплює зірочки 11, 13 та 15. Подовжений вал 16 (вал одного з задніх шпинделів 10) призначений для стиковки з механізмом передачі обертання 3 вакуумної камери 1. Пристосування 17 (технічна оснастка) для кріплення деталей або виробів виконано у вигляді рамки або у вигляді штанги. Вали 18 передніх шпинделів 9 обертаються вільно у підшипникових вузлах 19 (фіг. 5); передні шпинделі 9 не є приводними, вони є пасивними, підтримуючими, і на їх вали 18 не встановлені зірочки, що охоплені роликовим ланцюгом. Вали 20 задніх шпинделів 10 обертаються вільно у підшипникових вузлах 19, передні шпинделі 10 є привідними (привідними співвісними), і на валах 20 встановлені зірочки 11, що охоплені роликовим ланцюгом 12. Передні шпинделі 9 та задні шпинделі 10 на підковоподібних пластинах 4 та 5 встановлені співвісно і парно. Кількість пар шпинделів складає від 6 до 12. Вільні кінці валів 18 або 20 кожної пари відповідних шпинделів направлені назустріч один одному і обертаються у підшипникових вузлах 19. Кожна з підковоподібних пластин 4 та 5 розташована своєю відповідною відкритою частиною (зівом) 21 та 22 вверх. До підковоподібних пластин 4 та 5 приварені з'єднуючі елементи 23, кожний з яких виконаний у вигляді труби прямокутного перерізу, і за допомогою яких підковоподібні пластини 4 та 5 з'єднані з балками 6, утворюючи жорстку просторову конструкцію. Крім того підковоподібні пластини 4 та 5 та балки 6 з'єднані між собою й за допомогою беззазорних болтових з'єднань (стандартні елементи - на фігурах не зображені), що посилює жорсткість просторової конструкції. Запропонований пристрій працює (експлуатують) наступним чином. На співвісні шпинделі - задній шпиндель 4 (привідний) та передній шпиндель 5 (пасивний підтримуючий) запропонованого пристрою встановлюють пристосування 17 (штангу або рамку) з закріпленими на ньому деталями або виробами 24 для запилення. Пристосування 17 для закріплення деталей або виробів 24, на які будуть наносити покриття, кріплять одним кінцем до заднього шпинделя 10 (привідного), а другим кінцем - до переднього шпинделя 9, який є співвісним з заднім шпинделем 10. Після цього запропонований пристрій переміщують у вакуумну камеру 1 до упору. Цей пристрій встановлюють і переміщують по рейках 8 камери 1 завдяки роликам 7, які змонтовані (закріплені) на балках 6. Місце розташування запропонованого пристрою фіксують, при цьому подовжений вал 16 заднього шпинделя 10 (привідного) входить у зчеплення з муфтою механізму передачі обертання 3. Включають електродвигун приводу (на фігурах не показаний) і подовжений вал 16 заднього шпинделя 10, стикований (з'єднаний) з муфтою механізму передачі обертання 3, починає обертатися, при цьому обертання передається на усі зірочки 11, які охоплені ланцюгом 12, і відповідно на усі шпинделі. Вакуумну камеру 1 закривають. Встановлені співвісно, назустріч один одному вали шпинделів 9 та 10 обертаються у підшипникових вузлах 19. Вали 18 передніх шпинделів 9 обертаються вільно у підшипникових вузлах 19; передні шпинделі 9 не є привідними, вони є пасивними, підтримуючими. Вали 20 задніх шпинделів 10 обертаються вільно у підшипникових вузлах 19; шпинделі 10 є привідними (привідними співвісними), і на валах 20 встановлені зірочки 11, що охоплені роликовим ланцюгом 12. Розташування підковоподібних пластин 4 та 5 їх відкритими частинами (зівами) 21 та 22 дозволяє обійти (обходити) вертикальні вводи катода 2 при переміщенні запропонованого пристрою по рейках 8 усередині вакуумної камери 1. При використанні запропонованого пристрою в процесі нанесення у вакуумній камері 1 покриттів на об'ємні деталі (вироби) 24 іонно-плазмовим методом за допомогою електродугового випарника здійснюють обертання цих деталей (виробів) 24 у площині, яка є перпендикулярною осі горизонтально розташованого катода 2. Після завершення 3 UA 87404 U 5 10 15 20 25 30 35 40 технологічного процесу нанесення покриттів на деталі (вироби) вакуумну камеру 1 відкривають, запропонований пристрій знімають зі стопору, викочують із вакуумної камери 1 на спеціальний допоміжний візок. Покриті металом або сплавом деталі (вироби) 24 замінюють на наступні деталі (вироби), на які треба наносити покриття, і наступні технологічні дії здійснюють таким же чином, як описано вище. Сукупність усіх ознак запропонованого пристрою, в тому числі його нові ознаки за рахунок нових конструктивних елементів, їх взаємозв'язку, взаєморозташування, кількісних характеристик цього пристрою, дозволяють досягти технічного результату - при його використанні одержують високий ступінь рівномірності - рівномірної товщини покриттів на усіх поверхнях об'ємних деталей або виробів, гарантовано виключити наявності "тіньових зон" запобігти наявності "тіней", а також здійснювати завантаження у вакуумну камеру великої кількості деталей (виробів), на які наносять покриття, і, відповідно, збільшити продуктивність процесу за рахунок можливості обробляти за одну технологічну операцію велику кількість деталей або виробів. Досягнення технічного результату посилюється також завдяки його кількісним характеристикам саме в межах запропонованих значень - кількості пар передніх шпинделів та задніх шпинделів, встановлених на підковоподібних пластинах співвісно та парно: від 6 до 12 пар. Запропонований пристрій дозволяє завантажувати у вакуумну камеру велику кількість об'ємних деталей або виробів для їх іонно-плазмового покриття за допомогою електродугового випарника, він дозволяє при його експлуатації обійти вертикальні вводи катода випарника і забезпечити обертання деталей (виробів) у площині, яка є перпендикулярною осі катода електродугового випарника, що гарантує одержання рівномірних покриттів на усіх поверхнях виробів (деталей), без "тіней". Конструкція запропонованого пристрою зручна у експлуатації - вона легко переміщується при її транспортуванні по рейках вакуумної камери, враховуючи й те, що катод електродугового випарника розташований горизонтально вздовж осі вакуумної камери і закріплений вертикальними струмовводами. Цей пристрій є зручним у експлуатації, безпечним для обслуговуючого персоналу. Промислова здатність запропонованого пристрою, виготовленого у промислових умовах, показали широкі випробування, які підтвердили ефективність його експлуатації при нанесенні покриттів у вакуумі електродуговим випарником металів та сплавів. Цей пристрій може бути використаним в процесах нанесення покриттів у вакуумі на деталі або вироби машинобудування та інших галузей, він є промислово придатним, високоефективним при використанні. Виробництво запропонованого пристрою дозволяє поширити асортимент засобів для внутрішнього оснащення камер вакуумних установок. Джерела інформації: 1. Патент Російської Федерації на винахід № 2058427, м. кл. С23С 14/34, публ. 20.04.1996. 2. Патент Російської Федерації на винахід № 2038416, м.кл. С23С 14/50, публ. 27.06.1995. 3. Патент Російської Федерації на винахід № 2214477, м.кл. С23С 14/35, публ. 20.10.2003. 4. Патент України на винахід № 87935, м. кл. С23С 14/00, публ. 25.08.2009, бюл. № 16 прототип. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 60 1. Пристрій обертання для нанесення покриттів на деталі або на вироби у вакуумній камері, який містить пристосування для кріплення деталей або виробів, зачіплюючі механізми, з'єднуючі елементи, який відрізняється тим, що він містить з'єднані балками на відстані одна від одної передню підковоподібну пластину та задню підковоподібну пластину, кожна з яких розташована своєю відкритою частиною вгору, і встановлені на передній підковоподібній пластині передні шпинделі, а на задній підковоподібній пластині встановлені задні шпинделі, при цьому передні шпинделі та задні шпинделі встановлені на підковоподібних пластинах співвісно та парно з можливістю їх обертання у відповідних підшипникових вузлах, а вільні кінці валів кожної пари відповідних шпинделів закріплені у напрямку назустріч один одному, крім того задні шпинделі є приводними і на їх вали встановлені зірочки, що охоплені роликовим ланцюгом, а вал одного із задніх шпинделів є подовженим, і на задній підковоподібній пластині закріплена перша додаткова зірочка та натяжний механізм з встановленою на ньому другою додатковою зірочкою. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що кількість пар передніх шпинделів та задніх шпинделів, встановлених на підковоподібних пластинах співвісно та парно, складає від 6 до 12 пар. 4 UA 87404 U 5 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що натяжний механізм з встановленою на ньому другою додатковою зірочкою виконаний у вигляді підпружиненого важеля. 4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що пристосування для кріплення деталей або виробів виконано у вигляді штанги або рамки. 5. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що підковоподібні пластини з'єднані з балками з'єднуючими елементами, які виконані у вигляді труб з прямокутним перерізом. 5 UA 87404 U 6 UA 87404 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7