[发明专利]一种随工件运动的在位动态监控膜厚的真空光学镀膜机

说明书

技术领域

本发明涉及一种在位动态监控膜厚的真空光学镀膜机，特别涉及一种具有随工件运动的在位实时监控膜厚装置的全自动光学镀膜机。

背景技术

    光学镀膜机镀膜过程多采用石英晶体膜厚仪（简称膜厚仪）监测膜厚变化，最传统的使用方法是在坩堝内的镀料被加热从下向上蒸发、沉积在上方的工件上，此时膜厚仪的石英晶体探头（简称探头）一般安装在炉顶中央一个不随工件运动的固定位置上，通过传输导线把膜厚信号送至到炉外的膜厚仪主机上。

这种最传统的把探头固定在炉上方的方法，安装、传输和使用都最为简便，但只适用于从下向上蒸发膜镀的炉型，且以该炉炉顶中心点的膜厚值代表整炉各点的膜厚值，误差较大。

后来出现了立式装挂工件、坩堝立式布局从侧斜方向蒸发，或者采用立式溅射靶进行溅射沉积，探头则改成伸入炉内靠近工件处，侧装在一个不动的固定位置上，进行膜厚监测，以此不动点的膜厚信息代表整炉运动着工件的膜厚，这种方式同样存在误差大的问题。

近来，在立式装挂工件的光学镀模机上出现了把晶振探头固定在工件旁，随着工件转架一起运动的在位动态测厚的方法，虽然也是以一点的测厚值代表整炉工件的膜厚，但只要测厚点选在均匀镀膜区内，运动着的探头上的膜厚与工件膜厚基本一致，这种方式监测的精度大大提高。这种方法实现的难度在于其探头电导线和信号线的引出以及其冷却水回路进出炉体的处理。

现有一种方法是通过在炉顶中轴线位置安装一套真空密封的转轴系统，由炉顶外置的动力机构驱动转轴转动，膜厚仪主机通过托盘固定在转轴穿出炉顶的上端面上，炉内的工件转架固定在转轴的下部上，工件转架与测厚仪主机随转轴同步转动。探头的电导线和信号线通过轴转中部的密封结构中引出，探头随转轴运动，但相对于工件转架和测厚仪主机是不动的。

探头的冷却水回路必须配置随转轴一起转动的转动接头，以特殊设计处理让进、回水管从转轴的中轴线通过真空密封穿出炉体，再通过转动接头与炉外不动的供回水系统相连。

测厚仪主机采用电池供电，但必须定时更换电池。测厚仪主机的测试结果通过WiFi无线传输到炉旁的计算机系统进行显示、处理和接收计算机系统的反馈控制。

这种在位动态测厚的方法有显著的进步，但还有如下不够理想之处：(1) 测厚仪主机与探头电导线和信号线引出、探头的冷却水回路的进出，炉内工件转架的驱动连接，炉外动力的传动机构、真空动密封等都集中在转轴位于炉顶段的结构上，致使转轴的上部结构拥挤庞杂、可靠性低，容易出现故障；(2)工件转架运动稳定性差振动大，影响膜厚测量的精度和重复性；(3) 测厚仪主机需要定期更换供电电池。

发明内容

    本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单可靠的能在位动态监控膜厚的真空光学镀膜机。

    本发明的上述技术问题通过如下技术方案解决：一种随工件运动的在位动态监控膜厚的真空光学镀膜机，包括炉体、转轴、工件转架、转轴驱动机构、晶振探头和膜厚控制仪主机，所述炉体由炉壁、炉体底盘和炉体顶板组成，转轴竖向安装在炉体中部，上、下端分别与所述炉体顶板、炉体底盘密封安装，转轴上端穿出所述炉体顶板，膜厚控制仪主机位于所述炉体顶板上方安装在所述转轴上端，工件转架安装在所述转轴上位于炉体内部，晶振探头安装在所述工件转架上，其电导线和信号线密封穿出所述炉体与所述膜厚控制仪主机相连，其冷却水回路密封穿出所述炉体与连接外部供回水系统的旋转接头相连，转轴驱动机构从炉体外部与所述转轴相连驱动转轴转动，所述工件转架、膜厚控制仪主机及晶振探头随所述转轴同步转动；

所述转轴的上部和下部内部均有中空的腔体，所述晶振探头的电导线和信号线从所述转轴的上部的所述中空的腔体中密封穿出所述炉体，所述冷却水回路从所述转轴的下部的所述中空的腔体中密封穿出所述炉体，即实现水电的分开传送，有利于简化现有技术中电路、水路同处进出混杂密集的结构，以便提高可靠性降低故障率。

    所述转轴由从下向上依次相连的下传动轴、向上传动连接件、万向联轴器、上延伸转轴和上传动轴组成，所述中空的腔体位于所述下传动轴和上传动轴内部，所述工件转架安装在所述下传动轴上，所述转轴驱动机构与所述下传动轴穿出所述炉体底盘的下端相连，转轴驱动机构直接驱动下传动轴和工件转架转动，有利于提高工件转架的运动稳定性且振动小，同时利用万向联轴器 向上传动，万向联轴器保证上、下传动轴同步转动的同时可自动适应上、下传动轴对中的偏差。