高真空镀膜的系统设计二

§3 各个机械设备的功能及其应用　真空蒸镀原理
将被镀薄膜基材（筒状）装在真空蒸镀机中，用真空泵抽真空，使镀膜中的真空度达到1.3×10－2～1.3×10-3Pa,加热坩锅使高纯度的铝丝在1200℃～1400℃的温度下溶化并蒸发成气态铝。气态铝微粒在移动的薄膜基材表面沉积、经冷却还原即形成一层连续而光亮的金属铝层。真空蒸镀金属示意图见图1-2-1。　　通过控制金属铝的蒸发速度、薄膜基材的移动速度以及镀膜室的真空度等来控制镀铝层的厚度，一般镀铝层厚度在25～500nm，镀铝薄膜的宽度为800mm～2000mm。图1-2-1 真空蒸镀金属示意图1-泵 2-开卷 3-冷却辊筒 4-隔热掩膜 5-料源 6-收卷
1、开卷机构
在凹版印刷过程中，承印材料以一定速度和张力进入印刷部件，才能保证正常印刷质量如套印准确等。印刷速度是可以变化的，且变化范围可大可小，而承印材料的张力变化要求可能小，否则，无法满足套印精度要求。在实际印刷中，卷材的直径不断变化而导致转速的改变；或者由于卷材自身的偏心质量分布不均而导致运动状态的改变，这些不可抗拒的原因使承印材料受张力在不断变化。为克服这种状况，凹版印刷机上均装有专门的开卷机构。
开卷机构的作用是将卷材展开，稳定并连续地将材料送入第一印刷部件，在材料到达第一印刷部件之前控制其速度，张力和横向位置，以满足印刷的需要，同时完成材料的自动或手工拼接。
开卷机构的结构：
开卷机构由开卷轴、机架、张力控制装置等组成。卷材是安装在送纸支架上，送纸支架一般可同时安装2——3个卷材。卷材的安装有两种方式：有心轴式安装和无心轴安装。有心轴式安装是使套住固定在光轴上，并用手轮使锥头轴向移动地卷材固定。卷材固定后，连同心轴安装在轴承上。这种安装方法需要较长的时间，劳动强度较大，现代高速凹版印刷机上已不采用有心轴式安装，而采用无心轴式安装。
无心轴式安装是用两个位于同一中心线上的锥头，其中可微调纸卷的轴向位置，另一个可大幅度伸缩，锥头伸出后可自锁，通过手轮夹紧卷材锥头安装在两个宽型滚动的轴承上。这种安装方式方便了卷材的安装和调节。
为方便卷材的装、御和提升，开卷机构中还没有纸卷提升装置，提升方式都是回转支架，根据安装卷材的数目，回转支架有单臂、双臂、三臂等。
2、收卷机构
承印材料经印刷、干燥后进入凹印机的最后一个部分——收卷机构，在此承印物被复卷成松紧适度、外观规则的卷材，为后续加工准备。根据不同的机构，有的凹印机收卷机构和开卷机构分别位于机器两端，有的凹印机收卷机构和开卷机构位于同一端，甚至有的凹印机的印刷装置和收卷机构分离。但无论哪种机型，其收卷机构的作用是基本相同的，都是起牵引卷材、复卷、张力调节的作用。通常收卷机构由收卷轴、张力控制装置、轴向调节装置等组成。
收卷机构一般有专用电极或传动系统带动，卷材所用的收卷轴通常是双轴，分有心轴式和无心轴式。与开卷轴相同，它们在动力作用下主动旋转，旋转速度的改变可调节卷材印刷时的张力，因此，收卷机构也是张力控制系统中的重要组成部分，参与整个机器的张力调节。同时收卷轴也能做到不停机自动换卷。轴向调节装置用于调节卷材的轴向位置，以免收卷跑偏，保证卷材端面整齐，低速凹印机上由人工调节，高速凹印机上有轴向自动纠偏装置（EPC）来控制。张力控制装置是用来调节承印材料在收卷时的张力，同时与机器上其他的张力调节装置配合，完成整体的张力调节。
3、张力控制系统
卷材印刷时，需要一定的张力将卷材张紧进入印刷单元，才能保证套印准确。产生张力的方式很多，无论何种方式都不能让卷材自由拉开，因为在自由开料情况下，印刷机加速时张力会变大卷材加速运动，而当减速时卷材的惯性会使张力变小，导致张力的改变，这种情况是比希望的。张力过小，卷材的动力不足会产生堆积、褶皱，正常印刷无法进行；张力过大，卷材稳定工作，张力变化小，机器的套印精度、印刷速度就高。
影响张力变化的因素：
卷材自身的缺陷如厚薄不匀、偏心等；
卷材与各导辊之间的摩擦力不同；
开卷和收卷的直径变化；
机器各组件制造精度和装配精度的不同；
不停机自动接纸的接料和断料；
生产环境温度的变化。
张力控制系统的种类和作用：
凹版印刷机的张力区可分为3个部分：开卷区张力、印刷区张力、收卷区张力。开卷区张力是指开卷进入轴到进入第一印刷机组前送纸张力辊间的张力；印刷区张力是指进入第一印刷机组后到最后一色印刷机组出纸张力辊间的张力，这里包括各机组间的印刷张力；收卷区张力是指最后一色印刷机组出纸张力辊到复卷轴间的张力。
张力控制系统基本可分为以下3种：
张力控制器类型分：手动张力控制器；半自动张力控制器；全自动张力控
制器。
（2）按张力检测方式分：张力传感器检测装置；张力浮动辊检测装置；张力浮动辊/反馈符合检测装置。
（3）系统配置形式分：二段闭环式张力控制；三段闭环式张力控制；四段闭环式张力控制。
张力控制系统的工作原理：
张力控制主要有开环和闭环两种。开环控制是依靠位于开卷机构和收卷机构两种的信号发生器或只有调节装置，或只有调节装置，或只有调节与检测装置，没有反馈装置，无法形成随机调节，如图1-2-2所示：


图1-2-2
开环控制适用于低速凹版印刷机，在高速凹版印刷机中多采用闭环控制，如图1-2-3所示：


      图1-2-3
闭环控制是通过张力检测装置随时测定卷材的实际张力值，与预先设定的张力比较，得到反馈信息后，通过张力控制装置对卷材张力进行调节，直至实际张力值与设定值相同。
凹版印刷机张力控制系统的组成包括以下5项：
制动器、离合器。当张力发生时，通过激发磁电流来改变转差或转距。
张力调节器。设置在各印刷机构的前、后，用于改变卷材张力的大小，它可在一定范围内移动或摆动。
张力检测辊。也称张力浮动辊，当张力改变后，会产生位移，并将位移信号通过反馈装置传递调节装置。
导向组辊。包括导向辊、牵引辊、展开辊和制动辊，各辊用于牵引、支撑卷材，消除纵向褶皱，并调节卷材张力。
专用交流电机。
凹版印刷机的张力控制系统原理如图1-2-4所示：
图1-2-4张力控制系统
开卷区张力控制工作原理主要是根据印刷机组输纸机组输纸量的需求来调节整卷材的供应量，这是通过对开卷轴转速的控制来实现的。当卷材半径逐渐减小时，瞬间的卷材提供量增加，致使张力检测辊产生位移，并将信号传递到张力控制装置，该装置能控制进入开卷机构磁粉制动器激磁电流的大小，从而改变卷材的转速。
印刷区张力控制是整个凹版张力控制系统的主要环节，它直接影响到套印精度的准确。该区张力发生改变，导致张力检测辊发生位移，同样信号传递到此处的张力控制装置，由它来控制印刷机组间各导向组辊的转速差来调整进入印刷机组的卷材速度和进出机组的卷材量，同时张力调节辊产生移动或摆动。
采用磁粉制动的方式来调节和控制张力，在低速、中速的凹版印机中使用较多，但它无法适应中高档电脑套色凹版机的高精度和可重复的张力控制要求，因此，在现在高速凹印机中多采用马达制动。
采用马达制动法主要分3段控制：开卷、进料牵引和出料张力控制。开卷处主要正反反转的在生直流马达来控制其开卷张力。由开卷机构输出的承印材料首先经过由气缸加压的张力浮动辊，汽缸的压力由操作者通过仪表来设定，当材料穿过浮动辊时此压力全部作用在纸张上，而张力浮动辊以某个支点在一定范围可进行摆动，在这个支点上装有一旋转电位器，通过电位器将浮动辊的信号传输到逻辑程序器（简称PLC）。在PLC中，电脑经过计算和比较后，输出一路信号去控制开卷马达的低速和转向。
为了减少因各种因素造成开卷张力变化对印刷套准的影响，在开卷装置与第一印刷单元之间除安装开卷张力控制系统外，还安装了进料牵引张力控制系统。此控制系统的基本结构与开卷张力控制系统相同，由于控制精度的要求，此处的张力浮动辊是通过机械秤锤来加压的、机械称锤的结构是由螺杆，带有螺纹的秤锤，步进及光电编码器组成。通过步进电机带动螺杆转动改变秤锤的位置，从而改变浮动辊加载在承印材料的压力，而连接螺杆的光电编码器则不断地将螺杆旋转的角度以脉动的形式出入PLC由PLC计算出相应的秤锤位置及张力的调节和控制。
由于凹版印机完成印刷后马上进入印后加工装置，所以最后一色印刷单元后设了出料张力控制系统，其控制过程与进料牵引张力控制系统基本相同。
收卷区张力控制要与前面的张力控制相配合，工作原理与开卷区张力控制基本相似，即通过进入收卷机构磁粉离合器激磁电流的大小改变收卷轴的转速。
在镀铝系统中，专门用来为真空度服务的有机械泵、罗茨泵、扩散泵和增压泵。
4、机械泵
机械泵是SZ型水环式真空泵，其特点有以下四点：
（1）泵和电动机整体结构，体积小、重量轻、安装维护简单、操作方便。    （2）在泵的吸气口装有逆止阀，当泵停止时，逆止阀会自动关闭，使泵和被抽系统隔离，防止水返流进入被抽系统，因此，使用我厂生产的SZ型泵就可以不再购置真空截止阀，从而可以减少用户的使用费用。    （3）可根据安装位置的实际情况，进行直接安装或卧式安装，从而可以更充分地利用安装场地。    （4）本型泵虽为单级结构，但极限真空接近一般双级结构的真空泵，是一种极限真空高，抽气速度快，适用范围广泛的真空泵。    用途：　　由于水环式真空泵结构上的特点，它允许吸入气体中含有少量悬浮物质或液体而不会影响泵工作的可靠性，这是它不同于其它机械真空泵的一个显著优点，此外，当泵以水作为工作介质并配用防爆电机，在遵守相应的安全规则下，还可用于抽除一般的易爆、易燃气体，故水环式真空泵可广泛应用于真空浓缩，干燥，吸塑成形，真空浸渍，真空罐装，以及带液体的真空食品包装，真空吸引等低真空范围内的各种真空处理，当它和罗茨真空泵串联使用时，可更进一步扩大使用范围。SZ型水环式真空泵的机构图如图1-2-5所示：
图1-2-5 SZ型水环式真空泵的机构图
SZ型水环式真空泵的性能和规格：

  SZ型真空泵外形图如图1-2-6所示：

1-2-6 SZ型真空泵外形图
旋片式真空泵使用特点及用途：
旋片式真空泵是抽除密封容器中的气体从而获得真空的主要设备。旋片式真空泵工作时用指定的机械真空泵油及密封机件，主要用于抽除清洁空气和对油不起化学反应变化的气体，不适合抽含氧过高的、有爆炸性的、对金属有腐蚀的和含有颗粒尘埃的气体。
旋片式真空泵可供真空镀膜、灯泡、热水瓶、电子管、医疗、化工和实验室等各种真空作业，此泵可单独使用，也可作为增压泵，分子泵的前级泵。
其中2XZ、XZ系列直联旋片式真空泵和普通低转速泵相比，具有体积小重量轻，噪音低的特点，可用于可移动式真空系统。
主要技术参数





抽气速率与入口压力的关心曲线

  5、增压泵
在真空镀铝系统中，增压泵的作用很重要，增压泵是用来对真空壳直接增加压强，使真空壳腔内的真空度达到适合镀铝所需要的良好环境。以下是有关增压泵的工作原理和特点：
（1）增压泵工作原理
SC气动液体压泵利用大面积活塞的地狱气体驱动而产生小面积活塞端的高压流体。
（2）增压泵的特点
①输出压力高 SC气动液体压泵的最高工作压力可达到503MPa。
②输出流量大 SC气动液体压泵只需要0.69MPa压缩空气驱动就可以获得较大的输出流量。根据不同的工作需求，SC气动液体压泵有五种系列产品可供用户选择。
③应用灵活从简单的手工操作到全自动化操作，SC气动液体压泵适用于各个应用领域，在同一系列里的大多数的泵的空气马达是可互换的。
④自动保压工作时，SC气动液体增压泵迅速往复工作，随着输出压力接近设定压力值时泵的往复运动速度减慢直至停止，并保持这个压力。此时能量消耗最小，无热量产生，无零件运动。当压力平衡打破后，气动泵自动开始工作到下一个平衡。
⑤可调性强压力和流量都由驱动气体的压力调节阀准确地调节。
⑥适用范围广 SC气动液体增压泵可以用于油类或水等绝大部分液体。液压缸是由铝、铜、不锈钢或碳钢等材质构成的。液压柱塞是由其他碳钢或不锈钢等材质构成的，只有10_6_402型活塞使用了硬性镀洛碳化物。不同应用场合以及泵的型号决定液压部件的材质。
⑦准价比高具有输出性能高而成本低的特性。
⑧维护简单 SC气动液体增压泵的零件及密封少，维护简单且成本低。相同系列泵的所有“Ｏ”型圈，维修包及易损部件可相互替换，大大降低了维修成本。气动泵出厂前已加注润滑剂，工作时无需外部润滑。
增压泵的输出流量与输出压力的关系可参照图1-2-7：

首页上一页 1 2 3 4 下一页尾页 2/4/4

高真空镀膜的系统设计 二(二)

高真空镀膜的系统设计二(二)