CN116336156A - 一种超高真空的旋转装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超高真空的旋转装置，包括：腔体、旋转机构和直线模组，旋转机构包括导杆和旋转轴，旋转轴通过第一轴承与腔体转动连接，导杆通过连接孔贯穿腔体且***旋转轴内，导杆上设置有螺旋槽，旋转轴内固定有导向块，导向块与螺旋槽配合，直线模组通过支架安装于腔体外，直线模组驱动导杆沿旋转轴轴向移动，连接孔与导杆之间通过波纹管密封。本发明使用直线运动的导杆来带动真空内部件的旋转，结构简单，设备成本降低；且导杆与腔体之间可以通过波纹管进行静密封，从而实现在超高真空环境中密封可靠。
Description
技术领域
本发明涉及真空***的传动技术领域，尤其是指一种超高真空的旋转装置。
背景技术
在高真空以及超高真空的应用领域如PVD或CVD，设备真空室内部需要保持极高的真空度，而由于某些设备需要将真空室外部的驱动端的动力传递到真空室内的负载端，现有的技术往往是通过传动轴连接驱动端和负载端，而传动轴贯穿设备时就必须有一定的密封结构才能保证密封性，但是传统的密封方式，如轴密封及磁流体密封，都存在泄漏风险。
为了解决上述动态密封方式易出现泄露的问题，如公告号为“CN201726299U”的中国实用新型专利所揭示的磁耦合密封驱动器，通过将真空端与驱动端完全隔离的方式，采用磁铁传递扭力，实现真空部件旋转，从而可以使用静态密封解决这一问题，但是磁耦合机构的整体结构复杂，占用空间大，零部件多且价格昂贵。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中真空动密封存在泄露风险且成本较高的缺陷，提供一种全新的真空环境旋转装置，保证超高真空环境的可靠密封。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种超高真空的旋转装置，包括：
腔体，所述腔体上设置有连接孔；
旋转机构，所述旋转机构包括导杆和旋转轴，所述旋转轴通过第一轴承与所述腔体转动连接，所述导杆通过所述连接孔贯穿所述腔体且***所述旋转轴内，所述导杆上设置有螺旋槽，所述旋转轴内固定有导向块，所述导向块与所述螺旋槽配合；
直线模组，所述直线模组通过支架安装于所述腔体外，所述直线模组驱动所述导杆沿所述旋转轴轴向移动，所述连接孔与所述导杆之间通过波纹管密封。
在本发明的一个实施例中，所述导杆包括杆本体和连接头，所述螺旋槽设置在所述杆本体上，所述连接头连接在所述腔体外的所述杆本体端部，所述波纹管一端与所述连接头密封连接，另一端与所述连接孔外周的腔体密封连接。
在本发明的一个实施例中，所述波纹管通过第一安装部与所述腔体相连，所述第一安装部与所述腔体之间设置有密封圈。
在本发明的一个实施例中，所述导杆与所述旋转轴之间设置有导向轴承。
在本发明的一个实施例中，所述第一轴承和导向轴承通过真空润滑脂进行润滑。
在本发明的一个实施例中，所述直线模组包括丝杆，所述丝杆一端通过轴承与所述支架转动连接，所述丝杆端部连接有电机，所述丝杆上螺纹连接有滑块，所述支架上设置有滑轨，所述滑块与所述滑轨滑动连接，所述导杆与所述滑块相连。
在本发明的一个实施例中，所述滑块通过连接板连接所述导杆。
在本发明的一个实施例中，所述导向块为外螺纹型轴承。
在本发明的一个实施例中，所述旋转轴在所述腔体内的一端连接有旋转托盘。
在本发明的一个实施例中，所述腔体内设置有轴承固定座，所述旋转轴与所述轴承固定座转动连接。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的旋转装置，使用直线运动的导杆通过螺旋槽控制导向块移动带动旋转轴转动和旋转托盘转动，使得导杆与腔体之间可以通过波纹管进行静密封，从而实现在超高真空环境中密封可靠，且结构简单小巧，节省空间，材料组装成本较低，便于组装维护。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明整体结构剖视图；
图3是本发明内部结构示意图；
图4是本发明导杆结构示意图；
图5是本发明波纹管结构示意图；
图6是本发明旋转机构内部结构示意图；
图7是本发明直线模组示意图；
图8是本发明工作过程示意图。
说明书附图标记说明：10、腔体；11、连接孔；
20、旋转机构；21、导杆；211、杆本体；212、连接头；22、旋转轴；23、第一轴承；24、轴承固定座；25、螺旋槽；26、导向块；27、导向轴承；28、旋转托盘；
30、直线模组；31、支架；32、电机；33、丝杆；34、滑块；35、滑轨；36、连接板；37、波纹管；38、第一安装部；39、密封圈。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1、图2和图3所示，为本发明的一种超高真空的旋转装置示意图。本发明的旋转装置包括：
腔体10，所述腔体10上设置有连接孔11。负载端设置在腔体10内，本实施例中负载端为旋转托盘28，连接孔11用于旋转机构20的穿出，以连接腔体10外部驱动端。
旋转机构20，用于带动旋转托盘28旋转。所述旋转机构20包括导杆21和旋转轴22，所述旋转轴22通过第一轴承23与所述腔体10转动连接。第一轴承23可以嵌设在连接孔11内，也可以设置在连接孔11外周的腔体10外或腔体10内。本实施例中，为了避免连接孔11尺寸过大，将第一轴承23设置在腔体10内部，所述腔体10内设置有轴承固定座24，第一轴承23装在所述轴承固定座24内，中空的旋转轴22与第一轴承23相连，第一轴承23支撑旋转轴22转动。此时旋转轴22整***于腔体10内部，旋转托盘28连接在旋转轴22上。所述导杆21通过所述连接孔11贯穿所述腔体10且***所述旋转轴22内，即导杆21与旋转轴22相互匹配，导杆21连接腔体10的内外部。具体的，所述导杆21上设置有螺旋槽25，所述旋转轴22内固定有导向块26，所述导向块26与所述螺旋槽25配合。当导杆21沿旋转轴22的轴向移动，导向块26卡在螺旋槽25内，有带动旋转轴22一同移动的趋势，但由于第一轴承23的限制，旋转轴22无法沿其轴向移动，故导向块26在螺旋槽25内移动，螺旋槽25在轴向的位移分量抵消了导杆21的位移，螺旋槽25在周向上的位移分量使得旋转轴22相对导杆21转动，从而实现了旋转托盘28的旋转。在导杆21移动速度相同的情况下，旋转托盘28的转速由螺旋槽25的螺距控制，螺距越大，旋转越慢，螺距越小，旋转越快。
为了实现导杆21在轴向的位移，还设置有直线模组30，所述直线模组30通过支架31安装于所述腔体10外，所述导杆21连接所述直线模组30，通过直线模组30驱动导杆21沿旋转轴22轴向移动。此时腔体10内外通过连接孔11连通，为实现腔体10的密封，所述连接孔11与所述导杆21之间通过波纹管37密封。波纹管37一端与连接孔11周围的腔体10连接，两者之间为静密封，波纹管37另一端与导杆21连接，由于导杆21只沿旋转轴22的轴向做直线运动，该方向与波纹管37的伸缩方向一致，且导杆21无旋转运动，因此波纹管37与导杆21之间也为静密封。虽然连接腔体10内外的导杆21存在移动，但该移动不影响对腔体10进行静密封，变传动组件与腔体10之间的动密封为静密封，实现腔体10的绝对密封。
本发明中，在导杆21上环绕波纹管37，波纹管37起到密封作用，波纹管37连接腔体10和导杆21，对连接孔11与导杆21之间的空间进行密封。将水平方向的旋转运动改变为直线上下运动，实现动密封转变为静密封，避免了磁流体密封的磁性物质进入高真空之中。波纹管37密封不存在磁性物质，自然不会有磁性物质进入真空的腔体10的情形，保证了密封性的同时，提高了装置工作时腔体10内的洁净度。
参照图4所示，由于波纹管37套在导杆21外，导杆21为了方便波纹管37与导杆21密封连接，所述导杆21包括杆本体211和连接头212，连接头212的直径大于杆本体211，进一步的，连接头212的直径大于波纹管37。参照图5所示，所述螺旋槽25设置在所述杆本体211上，所述连接头212连接在所述腔体10外的所述杆本体211端部，所述波纹管37一端与所述连接头212密封连接，由于连接头212的直径大于波纹管37，波纹管37的端部接触连接头212朝向腔体10一侧的表面，并与其密封固定连接。波纹管37另一端接触连接孔11外周的腔体10的表面，将连接孔11围合在内，波纹管37与腔体10表面之间密封固定连接。波纹管37与导杆21配合将连接孔11密封封堵，导杆21端部在波纹管37外，不影响直线模组30与导杆21的连接，导杆21只做直线运动，故波纹管37与腔体10和连接头212之间均为静密封，可以保证对连接孔11密封的可靠性。为进一步方便波纹管37与腔体10的连接，本实施例中，腔体10底面对应连接孔11周围设置有第一安装部38，第一安装部38与腔体10固定连接，波纹管37通过第一安装部38与腔体10连接。为了提高第一安装部38与腔体10连接处的密封性，在所述波纹管37与所述腔体10之间的连接处设置有密封圈39。
参照图6所示，由于直线模组30仅做直线运动，因此导杆21与直线模组30相连后，也仅能做直线运动，但由于与直线模组30连接的位置是导杆21的端部，导杆21具有一定的长度，为防止导杆21另一端会由于导杆21自身的形变产生径向上的偏移，导致导向块26与螺旋槽25分离，本实施例中在所述导杆21与所述旋转轴22之间设置有导向轴承27。导向轴承27限制了导杆21在径向上的移动，本实施例中设置两个导向轴承27对导杆21进行支撑，使得导杆21获得灵敏度高、精度高的平稳直线运动。由于第一轴承23和导向轴承27均需要润滑，而两者位于真空环境内，为了防止润滑剂扩散到真空中，影响腔体10内的洁净度，所述第一轴承23和导向轴承27通过真空润滑脂进行润滑。真空润滑脂是一种低挥发性的润滑剂，用于低压环境中的应用，其对摩擦面的保持能力强，密封性能好。
进一步的，参照图2所示，由于导杆21在移动的过程中，导向块26与螺旋槽25之间的挤压力增加，为了减少导向块26与螺旋槽25之间的摩擦损耗，所述导向块26为外螺纹型轴承。一方面方便安装在旋转轴22内，另一方面导向块26与螺旋槽25之间为滚动摩擦，摩擦力小，保证旋转轴22的灵活转动。
参照图7所示，所述直线模组30包括丝杆33，所述丝杆33一端通过轴承与所述支架31转动连接，所述丝杆33端部连接有电机32，本实施例中，为保证电机32有足够的安装空间，将电机32设置在支架31的底部。支架31上端安装在腔体10的底面，由于腔体10底面还连接有第一安装部38，为了避让第一安装部38，支架31上设置有避让孔。电机32驱动丝杆33转动，所述丝杆33上螺纹连接有滑块34，所述支架31上设置有滑轨35，所述滑块34与所述滑轨35滑动连接，由于滑轨35的限制，滑块34不会随丝杆33一同转动，而是沿丝杆33的轴向移动。所述导杆21与所述滑块34相连，从而导杆21被带动沿丝杆33的轴向移动。由于导杆21与滑块34的连接面同滑块34与导杆21的连接面互相垂直，为了方便连接导杆21与滑块34，所述滑块34通过连接板36连接所述导杆21。
参照图2和图8所示，本发明的旋转装置中，导杆21***连接孔11，腔体10外底面对应连接孔11的位置固定有第一安装部38，腔体10内底面对应连接孔11的位置设置有轴承固定座24，中空旋转轴22与轴承固定座24内的第一轴承23相连，导杆21***旋转轴22内部，导杆21通过两个导向轴承27与旋转轴22内壁连接。旋转轴22上端连接有旋转托盘28，旋转轴22内部设置有导向块26，导杆21上设置有螺旋槽25，导向块26***螺旋槽25内。腔体10外底面安装有支架31，支架31底部连接电机32，电机32的输出轴连接有丝杆33，丝杆33上螺纹连接有滑块34，滑块34通过连接板36连接导杆21的连接头212，丝杆33在电机32的驱动下转动，滑块34带动导杆21沿丝杆33轴向上下移动。导杆21位于腔体10外的部分外环绕有波纹管37，波纹管37随导杆21的上下移动而伸缩，波纹管37对第一安装部38和连接头212之间的空间进行密封，使得腔体10能够保持超高真空环境，密封可靠。本发明中通过对旋转装置的驱动方式进行改变，将传统的电机32直接通过轴的转动带动旋转托盘28旋转转变为直线运动的导杆21通过螺旋槽25控制导向块26移动带动旋转轴22转动和旋转托盘28转动，从而无需使用动态密封，在超高真空环境中，密封可靠，结构简单小巧，节省空间，材料组装成本较低，便于组装维护。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种超高真空的旋转装置，其特征在于，包括：
腔体，所述腔体上设置有连接孔；
旋转机构，所述旋转机构包括导杆和旋转轴，所述旋转轴通过第一轴承与所述腔体转动连接，所述导杆通过所述连接孔贯穿所述腔体且***所述旋转轴内，所述导杆上设置有螺旋槽，所述旋转轴内固定有导向块，所述导向块与所述螺旋槽配合；
直线模组，所述直线模组通过支架安装于所述腔体外，所述直线模组驱动所述导杆沿所述旋转轴轴向移动，所述连接孔与所述导杆之间通过波纹管密封；
所述导杆包括杆本体和连接头，所述螺旋槽设置在所述杆本体上，所述连接头连接在所述腔体外的所述杆本体端部，所述波纹管一端与所述连接头密封连接，另一端与所述连接孔外周的腔体密封连接。
2.根据权利要求1所述的一种超高真空的旋转装置，其特征在于，所述波纹管通过第一安装部与所述腔体相连，所述第一安装部与所述腔体之间设置有密封圈。
3.根据权利要求1所述的一种超高真空的旋转装置，其特征在于，所述导杆与所述旋转轴之间设置有导向轴承。
4.根据权利要求3所述的一种超高真空的旋转装置，其特征在于，所述第一轴承和导向轴承通过真空润滑脂进行润滑。
5.根据权利要求1所述的一种超高真空的旋转装置，其特征在于，所述直线模组包括丝杆，所述丝杆一端通过轴承与所述支架转动连接，所述丝杆端部连接有电机，所述丝杆上螺纹连接有滑块，所述支架上设置有滑轨，所述滑块与所述滑轨滑动连接，所述导杆与所述滑块相连。
6.根据权利要求5所述的一种超高真空的旋转装置，其特征在于，所述滑块通过连接板连接所述导杆。
7.根据权利要求1所述的一种超高真空的旋转装置，其特征在于，所述导向块为外螺纹型轴承。
8.根据权利要求1所述的一种超高真空的旋转装置，其特征在于，所述旋转轴在所述腔体内的一端连接有旋转托盘。
9.根据权利要求1所述的一种超高真空的旋转装置，其特征在于，所述腔体内设置有轴承固定座，所述旋转轴与所述轴承固定座转动连接。
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