Устройство для формирования покрытий конденсацией вещества в вакууме на плоские подложки

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЙ КОНДЕНСАЦИЕЙ ВЕЩЕСТВА В ВАКУУМЕ НА ПЛОСКИЕ ПОДЛОЖКИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Андреев Михаил Анатольевич Саевич Леонтий Михайлович Суворов Анатолий Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Устройство для формирования покрытий конденсацией вещества в вакууме на плоские подложки, включающее корпус-вакуумную камеру, укомплектованную оснасткой,состоящей из цепных передач, включающих звездочки ведущие и соединенных с шаговым двигателем с системой управления, с держателями, на осях между которыми подвешены планшеты с плоскими подложками, электрод токопроводящий из испаряемого метала, механизм вращения со столом, отличающееся тем, что соосно со звездочкой ведущей цепной передачи и шаговым двигателем закреплен кодовый диск, представляющий собой диск из тонколистового материала с прорезанными в нем сегментными отверстиями в соответствии с количеством планшетов и выбранным кодом.(56) 1. Установка вакуумная ВУ-1 Б. Руководство по эксплуатации 6500.00.00.000 РЭ. 2. Установка ННВ-6.6//ВакуумПром Электронный ресурс, 2005. 3. Патент РБ 8621, МПК 23 13/00, 2012. Предлагаемое техническое решение относится к области вакуумной техники и технологии формирования покрытий и может быть использовано для формирования упрочняющих, декоративных и других функциональных покрытий на плоские подложки. Известно устройство, предназначенное для нанесения тонкопленочных износостойких покрытий способом конденсации вещества в вакууме 1, содержащее вакуумную камеруанод, поворотное устройство, подложкодержатель, катод из испаряемого металла, расположенный на верхнем торце цилиндрической вакуумной камеры. Недостатком данного устройства является ограниченное количество плоских подложек (одна штука, горизонтально расположенная на подложкодержателе), помещаемых в вакуумную камеру в одну загрузку. Известно устройство 2, содержащее корпус-вакуумную камеру, электрод токопроводящий, представляющий собой электродуговой испаритель, выполняющий роль катода из испаряемого металла, механизм вращения с вращающимся столом с обрабатываемым изделием и предназначенное для нанесения упрочняющих покрытий методом конденсации вещества в вакууме. Данное устройство вследствие своего конструктивного решения - электрод токопроводящий, представляющий собой электродуговой испаритель, выполняющий роль катода из испаряемого металла, расположен на боковой стенке корпус-вакуумной камеры осуществляется вращение стола с обрабатываемыми изделиями - позволяет наносить покрытия на обе стороны плоской подложки, расположенной перпендикулярно потоку металла,испаряемого катодом. Недостатком данного устройства является ограниченное количество плоских подложек (две штуки, примыкающие друг к другу тыльной стороной), помещаемых в корпусвакуумную камеру установки в одну загрузку. Покрытие на вторую подложку наносят при повороте стола на 180. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство 3,состоящее из корпус-вакуумной камеры, укомплектованной оснасткой, состоящей из цепных передач, соединенных с шаговым двигателем с системой микропроцессорного пошагового управления, с держателями, на осях между которыми подвешены планшеты с плоскими подложками, электрода токопроводящего из испаряемого металла, механизма вращения со столом. Недостатком данного устройства является ненадежность работы системы микропроцессорного пошагового управления шаговым двигателем. При пошаговом управлении шаговым двигателем на обмотки двигателя с микропроцессора подается точно определенное количество импульсов, которые вращают вал двигателя на строго определенное количество оборотов. Но иногда, из-за механических причин, вал двигателя и, соответственно, исполнительный механизм могут не повернуться, а микропроцессор выдаст определенное число импульсов. В итоге количество импульсов, выданное микропроцессором, не будет совпадать с количеством исполнительных импульсов, что приведет к остановке исполнительного механизма не в заданном месте. Задачей изобретения является повышение надежности управления устройством. Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для формирования покрытий конденсацией вещества в вакууме на плоские подложки, включающем корпусвакуумную камеру, укомплектованную оснасткой, состоящей из цепных передач, включающих звездочки ведущие и соединенных с шаговым двигателем с системой управления,2 94242013.08.30 с держателями, на осях между которыми подвешены планшеты с плоскими подложками,электрод токопроводящий из испаряемого метала, механизм вращения со столом, соосно со звездочкой ведущей цепной передачи и шаговым двигателем закреплен кодовый диск,представляющий собой диск из тонколистового материала с прорезанными в нем сегментными отверстиями в соответствии с количеством планшетов и выбранным кодом Кодовое управление заключается в том, что соосно со звездочкой ведущей цепной передачи и шаговым двигателем крепится кодовый диск, представляющий собой диск из тонколистового материала с прорезанными в нем сегментными отверстиями в соответствии с количеством планшетов и выбранным кодом (в данном случае код Грэя). Вращение оси с диском осуществляется шаговым двигателем при подаче на него импульсов с микропроцессора. Диск вращается в щелевом неподвижном корпусе с инфракрасными фотодатчиками, представляющими собой пары светодиод и фотодиод, расположенные друг напротив друга по разныестороны диска. При совпадении сегментного отверстия с соответствующей парой фотодатчика на выходе появляется сигнал. Сигналы с фотодатчиков преобразуются из кода Грэя в двоично-десятичный код, который обрабатывается микропроцессором, дающим команду на остановку вращения. Так как сегментные отверстия на диске выполнены по коду Грэя, то ось цепной передачи поворачивается на строго заданный диском угол поворота вне зависимости от числа импульсов, пришедших с микропроцессора на шаговый двигатель. В связи с этим сход планшетов с направляющей происходит строго с расположением сегментов отверстий на диске и не зависит от количества импульсов, чем устраняется недостаток использования системы пошагового микропроцессорного управления шаговым двигателем. На фигуре представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит корпус-вакуумную камеру 1, электрод токопроводящий из испаряемого металла 2, вращающийся стол 3. На столе 3 установлен корпус 4 оснастки. Корпус 4 расположен по отношению к электроду токопроводящему из испаряемого металла 2 таким образом, что ось электрода токопроводящего из испаряемого металла 2 перпендикулярна плоскости размещенного в корпусе 4, свободно висящего на оси 5 планшета 6 с плоской подложкой 7, закрепленной с помощью защелки 8, и проходит через его центр. В корпусе 4 установлены две цепные передачи, состоящие из звездочек ведущих 9 с шаговым двигателем 10 с системой кодового управления с микропроцессором 11, звездочек обводных 12 и роликов обводных 13, связанных цепями 14. На цепях 14 закреплены держатели 15, на которых установлены оси 5. На осях 5 с возможностью поворота установлены планшеты 6 с плоскими подложками 7 и с роликами 16. Перед началом процесса нанесения покрытия на плоские подложки 7 один планшет 6 с плоской подложкой 7 висит на оси 5 в свободном состоянии (вертикально). Остальные планшеты 6 с плоскими подложками 7 удерживаются в горизонтальном положении с помощью направляющей 17, которая одновременно предохраняет горизонтально расположенные планшеты 6 с плоскими подложками 7 от запыления. Соосно со звездочкой ведущей 9 и шаговым двигателем 10 установлен кодовый диск 18 с возможностью вращения в щелевом неподвижном корпусе с инфракрасными фотодатчиками 19, состоящими из светодиода и фотодиода. Устройство работает следующим образом. После создания в корпус-вакуумной камере 1 необходимого вакуума (10-3 Па) между электродом токопроводящим из испаряемого металла 2 и корпус-вакуумной камерой 1 зажигают электрическую дугу и наносят покрытие на плоскую подложку 7, закрепленную с помощью защелок 8 на свободно (вертикально) висящем планшете 6. После нанесения покрытия необходимой толщины на плоскую подложку 7, закрепленную на планшете 6 защелками 8, включают систему кодового управления с микропроцессором 11. Шаговый двигатель 10 приводит во вращение звездочки ведущие 9 и кодовый диск 18. Диск 18 вращается в щелевом неподвижном корпусе инфракрасных фотодатчиков 19. Цепные передачи (звездочки ведущие 9, звездочки обводные 12, ролики обводные 13) с помощью 3 94242013.08.30 цепей 14 приводят в движение держатели 15 с планшетами 6 с закрепленными плоскими подложками 7 и установленными на осях 5. Держатели 15 вместе с цепями 14 перемещаются вниз и перемещают вниз и в сторону звездочки ведущей 9 очередной планшет 6 с плоской подложкой 7. Ролик 16 планшета 6 перемещается по направляющей 17, выходит из зацепления с направляющей 17, и планшет 6 с плоской подложкой 7 занимает вертикальное положение, поворачиваясь на оси 5. При совпадении сегментного отверстия с соответствующей фотопарой фотодатчиков 19 появляется сигнал, который обрабатывается микропроцессором, дающим команду на остановку вращения. Покрытие наносят на очередную плоскую подложку 7, закрепленную на планшете 6, принявшем вертикальное положение. Процедуру перемещения горизонтально расположенных планшетов 6 с закрепленными на них плоскими подложками 7 с выводом их из зацепления с направляющей 17 и переводом в вертикальное положение с помощью шагового двигателя 10 с системой кодового управления 11, перемещающих цепи 14 с держателями 15 и осями 5, с установленными на них планшетами 6 с плоскими подложками 7 после завершения нанесения покрытия на очередную плоскую подложку 7, закрепленную защелками 8 на планшете 6 и находящуюся в вертикальном положении, повторяют до тех пор, пока на все плоские подложки 7, закрепленные на планшетах 6, не будет нанесено покрытие. Использование предлагаемой системы кодового управления позволяет устранить возможность несанкционированной остановки исполнительного механизма в неположенном месте и, таким образом, повысить надежность управления устройством. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4