阅读说明：本技术 一种行星转动装置及能实现大批量生产的镀膜设备 ([db:专利名称-en]) 是由 柳存定 黎明 郭丽娜 于 2019-11-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种行星转动装置及能实现大批量生产的镀膜设备,其中,所述行星转动装置包括多个工件吊盘和第一传动机构,各工件吊盘分别与所述第一传动机构相连,所述第一传动机构用于驱动各工件吊盘同步自转。本发明所提供的行星转动装置,结构紧凑,各工件吊盘同步自转和公转,从而有效优化球面光学元件表面膜层均匀性,镀制的球面光学元件表面薄膜呈中心对称分布；多个工件吊盘,可以同时镀制多个球面光学元件镜坯,有效提高镀膜效率。所述的行星转动装置及镀膜设备尤其适用于小口径球面元件大批量、高薄膜厚度均匀性分布的镀膜领域。([db:摘要-en])

一种行星转动装置及能实现大批量生产的镀膜设备

技术领域

本发明涉及镀膜技术领域，具体涉及一种可增强球面元件表面薄膜厚度均匀性特征的行星转动装置及能实现大批量球面光学元件生产的镀膜设备。

背景技术

球面光学元件是相机、光刻机等精密光学成像系统的核心元件。在球面光学元件表面镀制增透膜是保证精密成像系统成像质量的关键技术。光学薄膜由具有高、低折射率的材料(膜层)按照特定的顺序依次沉积到光学基片上构成，其光谱特性和每个膜层的厚度相关。薄膜厚度均匀性指膜厚随基板表面位置变化而变化的情况，薄膜厚度均匀性差，则光学薄膜光谱可能受到严重破坏。目前，光学薄膜普遍采用物理气相沉积方法，如离子束溅射、热蒸发等方式制备，在球面光学元件表面，由于不同位置分子束入射角度等镀膜参数的差异，薄膜中心位置和边缘位置的厚度会有较大的差异。优化球面元件表面薄膜厚度均匀性特征是球面光学元件镀膜技术的核心。球面光学元件必须采用行星转动夹具才能获得中心对称分布的薄膜厚度均匀性，在大口径球面光学元件镀膜过程中，采用行星转动夹具并利用均匀性挡板，可以有效提高大口径球面光学元件的薄膜厚度均匀性修正提高膜厚均匀性。

然而，利用行星转动夹具镀制小口径、高陡度的球面光学元件时，现有技术中常用的行星转动夹具通常存在一些不足：现有的行星转动夹具，在镀制高精度相机等成像镜头时，为实现薄膜具有沿镜片光轴中心对称的厚度分布，需要将镜片放置在行星转动夹具中心位置。如果在行星夹具中心位置以外的其他位置放置球面光学元件，镀制的薄膜明显偏离中心对称分布，球面的陡度越大，偏离中心对称分布越发严重，同时薄膜厚度均匀性显著降低。偏离中心对称的薄膜厚度分布会导致光学成像质量降低。因此，球面元件镀膜过程中，每次镀膜镜片数目受行星转动夹具数目限制，导致镀膜效率低，不便于高效、大批量的镀制精密的小口径成像球面光学元件。

发明内容

本发明的目的在于解决现有高精度成像光学系统中的小口径球面光学元件镀膜所存在的镀膜效率较低及薄膜厚度均匀性偏离中心对称、均匀性差等问题，提供了一种有利于增强膜层均匀性、提高膜层对称度的行星转动装置，同时可以有效提高镀膜效率。

本发明所采用的技术方案是：

一种可增强球面元件表面薄膜厚度均匀性特征的行星转动装置，包括多个工件吊盘和第一传动机构，各工件吊盘分别与所述第一传动机构相连，所述第一传动机构用于驱动各工件吊盘同步自转。本方案中，第一传动机构设置于现有镀膜设备中的行星转盘上，通过行星转盘带动第一传动机构公转，而第一传动机构上设置有若干工件吊盘，使得各工件吊盘可以跟随第一传动机构的转动而公转；在这个过程中，第一传动机构可以驱动各工件吊盘自转，且各工件吊盘是同步自转的，使得在镀膜的过程中，各工件吊盘不仅可以公转，而且可以同步自转，从而有利于增强膜层均匀性和提高膜层的对称度；此外，通过在第一传动机构上设置多个工件吊盘，可以同时镀制多个镜坯，从而有效提高镀膜效率，有利于高效、大批量的镀制镜坯，尤其适用于小口径球面元件大批量、高均匀性分布的镀膜领域。

优选的，所述第一传动机构为齿轮传动结构、带传动机构、链传动机构或蜗轮蜗杆传动机构中的一种或多种的组合。齿轮传动结构、带传动机构、链传动机构以及蜗轮蜗杆传动机构均是常用的传动机构，成本低，原理简单，装配方便，非常便于后期拆卸、维护。

一种优选的方案中，所述第一传动机构包括主传动连接轴、设置于主传动连接轴的主传动齿轮、从动连接轴、设置于从动连接轴的从动齿轮，其中，所述工件吊盘分别固定于所述从动连接轴的下端，各从动齿轮分别与所述主传动齿轮相啮合。在本方案中，第一传动机构采用的是齿轮传动结构，在该第一传动机构中，工件吊盘的数目与从动连接轴的数目相同，各从动连接轴分别通过一个从动齿轮与同一主传动齿轮相啮合，在镀膜过程中，通过驱动主传动齿轮转动，同步驱动各工件吊盘转动，从而使得膜层更均匀，可以大幅提高膜层的均匀性。

可选的，所述第一传动机构包括多个从动连接轴，所述多个从动连接轴上分别设置有一个从动齿轮和一个工件吊盘，多个从动齿轮分别与所述设置于主传动连接轴的主传动齿轮相啮合。在本方案中，一个第一传动机构可以同时驱动多个工件吊盘同步自转，同时，将该第一传动机构设置于镀膜设备中的行星转盘上后，多个工件吊盘可以实现同步自转和公转，既可以提高膜层均匀性，又可以提高镀膜效率。

进一步的，还包括支撑件，所述第一传动机构设置于所述支撑件。通过设置支撑件，更便于第一传动机构的安装和布置，便于后期拆卸和维护，此外，第一传动机构安装于支撑件后，第一传动机构与支撑件可以构成一个独立且结构紧凑的功能部件，更便于在镀膜设备中进行装配。

优选的，所述支撑件包括设置的支撑架，及与所述支撑架相连、并垂直设置的若干连接杆，各从动连接轴分别通过轴承固定于所述支撑架，所述连接杆用于连接行星转盘。在本方案中，支撑架用于支撑第一传动机构中的各部件，连接杆用于实现支撑架与行星转盘的连接，既可以实现支撑件的固定，又便于安装和拆卸。

优选的，所述支撑架为圆形板。该结构的支撑架更有利于自转和公转。

进一步的，还可以包括第二传动机构，所述第二传动机构分别与若干所述第一传动机构相连，第二传动机构用于驱动各第一传动机构同步自转和/或公转。在本方案中，行星转动装置通过第二传动机构同时驱动多个第一传动机构同步自转和/或公转，更有利于提高膜层均匀性和镀膜效率。

进一步的，第二传动机构包括行星转盘和齿轮传动机构，其中，各支撑件分别固定于所述行星转盘，行星转盘用于在电机的驱动下转动，齿轮传动机构与主传动连接轴相连，用于在行星转盘转动时，驱动各工件吊盘自转。在本方案中，通过行星转盘的自转带动设置于行星转盘的各支撑件公转，从而带动设置于各支撑件上的各工件吊盘公转，使得各工件吊盘具有更大的公转范围和公转弧度，有利于增强膜层均匀性；其次，本方案中，各工件吊盘的自转并没有设置额外的动力，而是利用行星转盘的自转时所产生的动力，并通过齿轮传动机构传递给第一传动机构，并经由第一传动机构输出给各工件吊盘，从而实现各工件吊盘的自转。

优选的，所述齿轮传动机构包括固定于机架的主齿轮、固定于各主传动连接轴的副齿轮，各副齿轮分别与所述主齿轮相啮合。在本方案中，主齿轮静止不动，行星转盘在电机的驱动下相对于主齿轮转动(自转)，从而带动各支撑件公转，使得各工件吊盘公转；在公转的同时，与主齿轮相啮合的各副齿轮在公转的作用下转动(自转)，从而驱动主传动连接轴转动，使得第一传动机构开始传动，最终驱动各工件吊盘实现自转。

优选的，所述主齿轮为外齿轮或内齿轮。当主齿轮为外齿轮时，主齿轮与副齿轮实现外啮合，当主齿轮为内齿轮时，主齿轮与副齿轮实现内啮合，两种啮合方式均能驱动各第一传动机构中的各工件吊盘自转。

优选的，所述行星转盘包括环形支撑板及沿环形支撑板圆周方向均匀分布的若干支耳，且支耳的数目与所述支撑件的数目相同，支耳分别用于连接各支撑件。及各支撑件分别沿环形支撑板的圆周方向均匀分布，即便于同时驱动多个工件吊盘，又有利于整个行星转盘的重量分布更均匀，转动平稳性更好，更有利于膜层均匀性。

进一步的，还包括第三传动机构，所述第三传动机构的一端与所述行星转盘相连，用于驱动行星转盘转动，另一端与电机的输出轴相连。

一种能实现大批量生产的镀膜设备，包括前述行星转动装置。

与现有技术相比，使用本发明提供的一种可增强球面元件表面薄膜厚度均匀性特征的行星转动装置及一种行星转动装置及能实现大批量生产的镀膜设备，具有以下有益效果：

1、本行星转动装置，结构紧凑，设置有多个工件吊盘，不仅可以同时镀制多个镜坯，有效提高镀膜效率，而且在镀膜的过程中，各工件吊盘可以同步自转和公转，从而有效增强膜层均匀性、提高膜层的对称度，尤其适用于小口径球面元件大批量、高均匀性分布的镀膜领域。

2、本行星转动装置，结构设计合理，通过一个动力源就可以同时实现各工件吊盘的公转和自转。

3、本行星转动装置中的各部件，装配、拆卸方便，非常便于后期维护。

4、本镀膜设备，可以有效满足小口径球面元件大批量、高均匀性分布的镀膜需求，有利于提高镀膜效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所‘需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1中提供的一种行星转动装置中，第一传动机构的结构示意图。

图2为本发明实施例1中提供的一种行星转动装置中，第一传动机构的仰视结构示意图。

图3为本发明实施例1中提供的一种行星转动装置中，第一传动机构的局部剖视图。

图4为本发明实施例2中提供的一种行星转动装置的结构示意图。

图5为图4的仰视图(设置四个第一传动机构后)。

图6为现有技术中常用的行星转动夹具。

图7为采用现有的行星转动夹具，同时镀制多个曲率较大的光学元件，镀膜后的膜层分布图。

图8为采用本实施例所提供的行星转动装置，同时镀制多个曲率较大的光学元件，镀膜后的膜层分布图。

图中标记说明：

第一传动机构101，主传动连接轴102，主传动齿轮103，从动连接轴104，从动齿轮105，

支撑架201，连接杆202，支撑筒203，轴承204，轴承垫圈205，孔卡簧206，轴卡簧207，

工件吊盘301，

第二传动机构行星转盘401，环形支撑板402，支耳403，连接孔404，通孔405，

主齿轮501，副齿轮502，中心孔503，

第三传动机构601，

行星转动夹具701，镜坯702。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1、图2，本实施例中提供了一种可增强球面元件表面薄膜厚度均匀性特征的行星转动装置，包括若干工件吊盘301和第一传动机构101，各工件吊盘301分别与所述第一传动机构101相连，所述第一传动机构101用于驱动各工件吊盘301同步自转；在本行星转动装置中，工件吊盘301的数目可以根据实际需求而定，在实际装配时，第一传动机构101直接或间接固定于现有镀膜设备中的行星转盘401上，通过行星转盘401带动第一传动机构101公转，而第一传动机构101上设置有若干工件吊盘301，每个工件吊盘301对应一个镜坯，从而使得各工件吊盘301可以跟随第一传动机构101的转动而公转；在这个过程中，第一传动机构101可以驱动各工件吊盘301自转，且各工件吊盘301是同步自转的，使得在镀膜的过程中，各工件吊盘301不仅可以公转，而且可以同步自转，从而有利于增强膜层均匀性；此外，通过在第一传动机构101上设置多个工件吊盘301，可以同时镀制多个镜坯，进而可以有效提高镀膜效率，有利于高效、大批量的镀制镜坯，尤其适用于小口径球面元件大批量、高均匀性分布的镀膜领域。

第一传动机构101可以采用齿轮传动结构、带传动机构、链传动机构或蜗轮蜗杆传动机构中的一种或多种的组合，齿轮传动结构、带传动机构、链传动机构以及蜗轮蜗杆传动机构均是常用的传动机构，成本低，原理简单，装配方便，非常便于后期拆卸、维护。

如图1及图3所示，在本实施例所提供的一种优选的方案中，第一传动机构101包括主传动连接轴102、设置于主传动连接轴102的主传动齿轮103、从动连接轴104、设置于从动连接轴104的从动齿轮105，其中，工件吊盘301分别固定于所述从动连接轴104的下端，各从动齿轮105分别与所述主传动齿轮103相啮合。在本方案中，第一传动机构101采用的是齿轮传动结构，在该第一传动机构101中，工件吊盘301的数目与从动连接轴104的数目相同，各从动连接轴104分别通过一个从动齿轮105与同一主传动齿轮103相啮合，在镀膜过程中，通过驱动主传动齿轮103转动，同步驱动各工件吊盘301转动，从而使得膜层更均匀，可以大幅提高膜层的均匀性。

作为举例，如图1所示，在一种方案中，第一传动机构101包括6个从动连接轴104，所述6个从动连接轴104上分别设置有一个从动齿轮105和一个工件吊盘301，6个从动齿轮105分别与所述主传动齿轮103相啮合；如图1所示，即一个第一传动机构101可以同时驱动6个工件吊盘301同步自转，同时，可以将一个或多个该第一传动机构101设置于镀膜设备中的行星转盘401上后，各工件吊盘301均可以实现同步自转和公转。

如图1及图3所示，在进一步的方案中，还包括支撑件，第一传动机构101设置于所述支撑件，通过设置支撑件，更便于第一传动机构101的安装和布置，便于后期拆卸和维护，此外，第一传动机构101安装于支撑件后，第一传动机构101与支撑件可以构成一个独立且结构紧凑的功能部件，更便于在镀膜设备中进行装配。

作为举例，如图1及图3所示，支撑件包括设置的支撑架201，及与所述支撑架201相连、并垂直设置的若干连接杆202，各从动连接轴104分别通过轴承204固定于所述支撑架201，所述连接杆202用于连接行星转盘401；在本方案中，支撑架201用于支撑第一传动机构101中的各部件，连接杆202用于实现支撑架201与行星转盘401的连接，既可以实现支撑件的固定，又便于安装和拆卸；作为举例，如图2及图3所示，支撑架201采用的是圆形板，支撑架201上设置有六个用于安装轴承的支撑筒203，六个支撑筒203分别沿支撑架201中心轴线的圆周方向均匀分布，各从动连接轴104分别穿过对应的支撑筒203，并分别与设置于支撑筒203内的轴承204构成过渡配合，轴承外圈的上下端分别设置有轴承垫圈205，并通过孔卡簧206锁紧轴承垫圈205和轴承，从而实现对从动连接轴104的固定；从动齿轮105分别设置于从动连接轴104的上端，并通过平键进行定位，通过轴卡簧207进行锁紧(主传动齿轮103与主传动连接轴102也可采用这样的连接方式，后文不再赘述)；工件吊盘301通过螺栓固定于从动连接轴104的下端，且工件吊盘301的中心轴线与从动连接轴104的中心轴线共轴；主传动连接轴102设置于支撑架201的中心轴线位置处，且主传动齿轮103设置于主传动连接轴102的下端，并分别与六个从动齿轮105形成外啮合，主传动连接轴102用于连接行星转盘401，以便获得实现自转的动力；

如图1所示，在本实施例中，支撑架201上设置有三根连接杆202，三根连接杆202沿支撑架201中心轴线的圆周方向均匀分布，三根连接杆202的上端分别设置有外螺纹，以便连接行星转盘401，从而实现公转。

如图6所示为现有技术中常用的是102传动轴下端直接连接工件吊盘，行星转动夹具701固定在工件吊盘下端，通过102传动轴使其转动。行星转动夹具701，通常只能同时夹持4-8个镜坯进行镀制，因此镀膜效率低，不便于高效、大批量的镀制精密的小口径成像球面光学元件；

图7为采用现有的行星转动夹具701镀制多个小口径、曲率较大的成像球面光学元件(镜坯702)后的膜层厚度分布图；

图8为采用本实施例所提供的行星转动装置，同时镀制多个(至少6个)小口径、曲率较大的成像球面光学元件，镀膜后的膜层厚度分布图；对比图7和图8可知，使用本实施例所提供的行星转动装置后，成像球面光学元件镀膜后的膜层均匀性更好，尤其是膜层的对称度大幅度改善，非常适用于小口径成像球面光学元件大批量、高均匀性分布的镀膜领域。

实施例2

本实施例2与上述实施例1的主要区别在于，本实施例所提供的行星转动装置，还包括第二传动机构和第三传动机构601，第二传动机构包括行星转盘401和齿轮传动机构；第二传动机构的行星转盘401通过第三传动机构601在电机的驱动下转动；第二传动机构分别与若干实施例1中所述的第一传动机构101相连，第二传动机构通过主传动连接轴102驱动各第一传动机构101同步自转和/或公转；不仅可以使得行星转动装置中的各工件吊盘301自转并公转，有利于提高膜层均匀性，而且可以大大增加行星转动装置中工件吊盘301的数目，从而大大提高镀膜效率。

作为举例，在本实施例中，第二传动机构用于驱动各第一传动机构101同步自转和公转，即在本实施例中，第一传动机构101中各工件吊盘301自转的动力来源于第二传动机构，且各工件吊盘301公转的动力也来源于第二传动机构。

如图4所示，在本实施例中，第二传动机构包括行星转盘401和齿轮传动机构，其中，各支撑件分别固定于所述行星转盘401，行星转盘401通过第三传动机构601在电机的驱动下转动，齿轮传动机构与主传动连接轴102相连，用于在行星转盘401转动时，驱动各工件吊盘301自转。即在本方案中，通过行星转盘401的自转带动设置于行星转盘401的各支撑件公转，从而带动设置于各支撑件上的各工件吊盘301公转，使得各工件吊盘301具有更大的公转范围和公转弧度以及更为复杂的运动路径，从而有利于大大增强膜层均匀性和对称度，如图8所示；其次，本方案中，各工件吊盘301的自转并没有设置额外的动力，如没有设置额外的电机进行驱动等，而是利用行星转盘401的自转时所产生的动力，并通过齿轮传动机构传递给第一传动机构101，并经由第一传动机构101输出给各工件吊盘301，从而实现各工件吊盘301的自转；此外，在本实施例中，采用齿轮传动机构为各工件吊盘301自转输送动力，相比与其余的传动机构，齿轮传动机构的结构更紧凑，传动的同步性更好，更有利于镀膜。

作为举例，如图4所示，在本实施例中，齿轮传动机构包括固定于机架(机架与行星转盘401机构相互独立)的主齿轮501、固定于各主传动连接轴102的副齿轮502，各副齿轮502分别与所述主齿轮501相啮合；主齿轮501可以采用外齿轮，也可以采用内齿轮；当主齿轮501为外齿轮时，主齿轮501与副齿轮502实现外啮合，当主齿轮501为内齿轮时，主齿轮501与副齿轮502实现内啮合，两种啮合方式均能驱动各第一传动机构101中的各工件吊盘301自转；如图4所示，其工作原理为：主齿轮501静止不动，行星转盘401在电机的驱动下相对于主齿轮501转动(自转)，从而带动各支撑件公转，使得各工件吊盘301公转；在公转的同时，与主齿轮501相啮合的各副齿轮502在公转的作用下转动(自转)，从而驱动主传动连接轴102转动，使得第一传动机构101开始传动，最终驱动各工件吊盘301自转。

如图4所示，在优选的方案中，行星转盘401包括环形支撑板402及沿环形支撑板402圆周方向均匀分布的若干支耳403，且支耳403的数目与所述支撑件的数目相同，支耳403分别用于连接个各支撑件；主齿轮501的中心孔503用于穿过第三传动机构601，使得第三传动机构601的一端与所述行星转盘401相连，以便驱动行星转盘401转动，另一端与电机的输出轴相连；支耳403和环形支撑板402上分别设置有连接连接杆202的连接孔404，设置于支撑架201上的三根连接杆202中的一根通过螺母固定于支耳403，另外两根连接杆202分别通过螺母固定于环形支撑板402；此外，在本方案中，环形支撑板402上还设置有用于穿过主传动连接轴102的通孔405，如图4及图5所示，作为举例，在本实施例中，行星转盘401上设置有四个支耳403，使得该行星转盘401可以同时固定四个实施例1中所述的支撑件，从而使得本行星转动装置中包括二十四个工件吊盘301，可以同时镀制二十四个镜坯，且在镀膜的过程中，二十四个工件吊盘301可以同步自转和公转，相比与现有的行星夹具，本行星转动装置不仅镀膜效率高，而且有利于增强膜层均匀性，尤其适用于小口径球面元件大批量、高均匀性分布的镀膜领域；此外，本行星转动装置中的各部件，装配、拆卸方便，更便于后期维护。

可以理解，在本实施例中，行星转动装置所涉及的各部件均可以采用耐高温的材料制成，以便满足镀膜时的温度需求。

实施例3

本实施例提供了一种能实现大批量生产的镀膜设备，包括实施例1或实施例2中所述的行星转动装置。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。