这是一个非常专业且重要的应用场景,滚轮导轨的特性完美地匹配了真空镀膜设备对运动部件的苛刻要求。
首先,光学真空镀膜设备对运动部件的要求是什么?
在光学镀膜(如制备AR增透膜、IR滤光片、激光镜片等)过程中,设备内部需要多个精密运动部件来完成基片的传输、旋转以及挡板的开合等动作。这些动作必须在高真空环境(通常从10⁻³ Pa到10⁻⁷ Pa甚至更高)下进行,因此对运动系统提出了极高要求:
极低的放气率:所有材料必须能耐受高温烘烤(通常150°C – 200°C),并且在真空室内不释放气体,否则会污染真空环境,延长抽真空时间,并最终影响薄膜纯度和质量。
高可靠性与长寿命:真空室一旦抽真空,维修和维护极其困难且成本高昂。运动部件必须保证长期(数月甚至数年)免维护、无故障运行。
清洁无污染:不能产生颗粒物(磨屑、油脂)。任何微小的颗粒掉落在基片或镀膜源上,都会导致产品报废。
高精度与平稳性:运动需要平稳、无爬行、无振动,以确保镀膜厚度的均匀性和一致性。
无需或极少润滑:传统的油脂润滑在真空中会挥发,污染真空室和膜层。固体润滑剂可能产生颗粒。
智鑫航滚轮导轨如何满足这些苛刻要求?
滚轮导轨与传统滚珠导轨(Linear Ball Bearing)在设计和原理上有根本区别,正是这些区别使其成为真空应用的理想选择。
1. 核心优势:极低的放气率与真空兼容性
材料选择:智鑫航的真空级滚轮导轨通常采用不锈钢(SUS440C)作为导轨和滚轮的主体材料。这些材料经过特殊处理,本身放气率极低。
无油脂设计:这是最关键的一点。滚轮导轨的工作原理是线接触的摩擦学设计,其运行依赖于精确的预紧力和优化的几何形状,而非润滑脂。它可以实现 “干式”运行(Dry Running) ,即完全无需润滑,从根本上杜绝了油脂挥发带来的污染。
可选固体润滑:如果需要进一步增强寿命和性能,可以在滚轮表面镀覆或植入真空环境下专用的固体润滑膜,如:二硫化钼(MoS₂)、聚四氟乙烯(PTFE) 等。这些涂层放气率低,并能提供良好的自润滑效果。
2. 核心优势:高清洁度与无颗粒产生
密封性:滚轮导轨的开放式结构本身就是一个优势。与封闭式滚珠导轨相比,它不易积存污染物,且即使有微量磨损,产生的极少量颗粒也会因重力或设备振动而掉落,而不会被封闭在轨道内反复研磨产生更多颗粒。
耐磨设计:经过硬化处理(如表面氮化)的滚轮和导轨具有极高的耐磨性,在设备的整个生命周期内产生的磨屑微乎其微,满足光学镀膜的洁净度要求。
3. 核心优势:高可靠性与长寿命
高负载能力:滚轮与导轨是线接触,相比滚珠的点接触,在相同尺寸下能承受更大的载荷和力矩(尤其是偏心力矩)。
免维护:由于无需添加润滑脂,实现了真正的免维护,特别适合不能轻易打开的真空设备。
4. 核心优势:平稳流畅的运动
优化的预紧力设计和滚轮的精密制造,确保了运动过程非常平稳,无“粘滑”现象(Stick-Slip)。这对于需要精密定位(如挡板运动)和匀速旋转(如行星盘旋转)的应用至关重要,直接关系到膜厚的均匀性。
在光学真空镀膜设备中的具体应用部位
智鑫航的滚轮导轨通常被用于以下关键部位:
基片行星旋转系统:
这是最核心的应用。在行星盘上,每个“行星”工位都需要既公转又自转,以确保镀膜均匀。驱动这些旋转的精密轴承和支撑结构,大量使用真空滚轮导轨和交叉滚子轴承(另一种形式的滚轮轴承),提供高刚性和流畅的旋转运动。
挡板系统:
用于在镀膜前遮挡蒸发源,以控制镀膜开始和结束的时机,保证膜厚精确。挡板的开合需要快速、准确、可靠。滚轮导轨为其提供了直线运动引导。
基片传输系统:
在一些大型或自动化设备中,用于将基片架送入和送出镀膜仓的机械臂或传送装置,也需要真空环境下的直线运动引导。
源挡板与快门:
控制不同蒸发源的开启和关闭,同样需要高可靠性的直线运动。
总结
智鑫航的滚轮导轨通过其无需润滑、极低放气、高清洁度、高刚性、长寿命和免维护的特点,完美地解决了光学真空镀膜设备中对运动系统的核心痛点。
它们不再是简单的“运动零件”,而是保障设备长期稳定运行、生产高良率、高性能光学薄膜产品的关键基础部件。选择一款高性能、高可靠性的真空级滚轮导轨,对于镀膜设备制造商和用户来说,都是一项至关重要的投资。