CN109704544B - 一种光学元件毛胚用预制棒制造装置及元件毛胚制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的名称为一种光学元件毛胚用预制棒制造装置及元件毛胚制造方法。属于光学玻璃技术领域。该发明主要解决的是光学元件加工时受到原材料形状限制的问题。它的主要特征是：包括成型模具，第一、第二拉制装置，加热装置和切断装置；所述第一拉制装置位于成型模具的下方，用于将玻璃成型为圆形粗棒；所述加热装置位于第一拉制装置的下方，用于将圆形粗棒加热软化；所述第二拉制装置位于加热装置的下方，用于将圆形粗棒拉制成为圆形细棒；所述切断装置位于第二拉制装置的下方，用于将圆形细棒切断。本发明能够在光学玻璃制造时直接制造出圆形棒状，其截面形状接近需要的光学元件截面，因此直接可以切片制造成光学元件毛胚。

Description

一种光学元件毛胚用预制棒制造装置及元件毛胚制造方法

技术领域

本发明属于光学玻璃技术领域，具体涉及一种用于光学元件切毛胚薄片的光学玻璃棒的制造装置及光学元件毛胚制造方法。

背景技术

光学玻璃元件毛胚的制造方法有两种：方法一是压型法，方法二是切片法，切片法是用玻璃板料通过多道工序制成圆棒，再把圆棒切片成元件毛胚。压型法制坯有很大的局限性，很多含稀土组分的光学玻璃不能进行一次压型，必须采用二次压型来制坯，二次压型工序繁多、设备复杂，需要大量的操作员工，制造成本很难降低；切片法制坯属于冷加工过程，相比压型法制造工序要成倍减少，但是材料利用率低是其最大弊端，整个生产过程从玻璃板材加工到光学元件毛胚，材料利用率60%左右，料废带来的成本增加占比很大。

光学玻璃元件毛胚的制造技术受限，是由于其使用的光学玻璃原材料都是板状材料，就目前整个光学玻璃行业的成型技术还都只限于板状材料的生产。

本发明提供一种光学元件预制棒的制造装置及元件毛胚制造方法，能够实现将光学玻璃形状直接制造成圆棒，这种圆棒可以实现光学元件所需的大部分直径，能够用来直接切片成光学元件毛胚。

发明内容

本发明的目的在于克服现有光学玻璃成型技术中的不足，提供一种光学玻璃圆棒产品的一次成型装置，能够在光学玻璃熔炼生产时，将从熔炉导流下来的玻璃液直接制造成光学玻璃圆棒，再根据要求将光学玻璃圆棒切片成光学元件毛胚。

本发明制造装置的技术解决方案是：一种光学元件毛胚用预制棒制造装置，其特征在于：包括成型模具、第一拉制装置、加热装置、第二拉制装置和切断装置；其中，所述第一拉制装置位于成型模具的下方，用于将玻璃成型为圆形粗棒；所述加热装置位于第一拉制装置的下方，用于将圆形粗棒加热软化；所述第二拉制装置位于加热装置的下方，用于将圆形粗棒拉制成为圆形细棒；所述切断装置位于第二拉制装置的下方，用于将圆形细棒切断。本发明制造装置的技术解决方案中所述的圆形粗棒为直径25~45mm的实心圆棒；所述的圆形细棒为直径4~15mm的实心圆棒。

本发明制造装置的技术解决方案中所述的成型模具带有局部冷却机构、加热机构、及其温控装置，将玻璃液逐步冷却，降温到一定温度后先制造成直径较粗的玻璃圆形棒。

本发明制造装置的技术解决方案中所述的加热装置的加热元件沿圆周均匀分布，温度可控，玻璃圆棒从加热装置中通过，能够对玻璃棒进行周围加热，将玻璃棒熔化到需要的粘度，目的是为了将直径较粗的玻璃圆棒再次加热软化。

本发明制造装置的技术解决方案中所述的第一、第二拉制装置配合有可牢固抓住玻璃棒的抓握装置、动力设备和速度调节设备，能抓住物体并向指定的方向施加拉力，速度可以调控，能按照工艺要求的速度做定向运动，将玻璃拉制成实心的圆棒。

本发明制造装置的技术解决方案中所述的切断装置为频率可调的切断装置，可将圆形细棒按时、按设定的长度切断。

本发明制造方法的技术解决方案是：一种制造光学元件毛胚的方法，其特征在于包括下列步骤：

①制造光学元件预制棒：从熔化炉投原料经过熔炼工序制造出满足制造光学玻璃要求的玻璃液，玻璃液经漏料管流入下方的成型模具；位于成型模具下方的第一拉制装置将玻璃成型为圆形粗棒；位于第一拉制装置下方的加热装置将圆形粗棒加热软化；位于加热装置下方的第二拉制装置将加热软化的圆形粗棒拉制成与元件毛胚直径一致的光学玻璃圆形细棒；位于第二拉制装置下方的切断装置将圆形细棒切断；

②光学玻璃圆形细棒检验：检验圆形细棒的直径、表面疵病、条纹和内在缺陷，对圆形细棒材料分类分级；

③切片：用合格的玻璃圆形细棒直接按所需的厚度切片即成为元件毛胚；对表面疵病轻微、直径有差异的进行滚磨处理后切片，制成元件毛胚。

本发明制造方法的技术解决方案中所述的第①步骤中的成型模具带有局部冷却机构、加热机构、及其温控装置；圆形粗棒为直径25~45mm的实心光学玻璃圆形粗棒；圆形细棒为直径4~15mm的实心光学玻璃圆形细棒。

本发明制造方法的技术解决方案中所述的第①步骤中的第一、第二拉制装置配置有可牢固抓住玻璃棒的抓握装置、动力设备和速度调节设备；加热装置的加热元件沿圆周均匀分布，可使圆形粗棒的表面能被均匀的加热软化。

本发明制造方法的技术解决方案中所述的切断装置为频率可调的切断装置，可将圆形细棒按时、按设定的长度切断。本发明具有以下有益效果：

本发明提供的光学元件预制棒制造装置，能够将熔炼好的玻璃液直接制造成所需直径的玻璃圆棒，这种玻璃圆棒直径公差小、弯度差异小，可以切片成光学元件毛胚，这种元件毛胚与压型法或玻璃板材切片法制成的光学元件毛胚没有区别，但制造过程省去了诸多繁琐的加工工序，材料利用率也提高很多。

附图说明

图1是本发明光学玻璃元件毛胚用预制棒制造装置的结构示意图。

图中：1-漏料管；2-成型模具；3-第一拉制装置；4-加热装置；5-切断装置；6-第二拉制装置；7-熔化炉；。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

实施例如图1所示。本发明提供的光学元件毛坯用预制棒制造装置，包括成型模具2、第一拉制装置3、加热装置4、第二拉制装置6和切断装置5。其中，第一拉制装置3位于成型模具2的下方，成型模具2带有局部冷却机构、加热机构、及其温控装置，第一拉制装置3配置有可牢固抓住玻璃棒的抓握装置、动力设备和速度调节设备，玻璃液从模具中通过后被硬化定型直径为25~45mm的实心圆形粗棒。加热装置4位于第一拉制装置3的下方，加热装置4的加热元件沿圆周均匀分布，可使圆形粗棒的表面能被均匀的加热软化。第二拉制装置6位于加热装置4的下方，第二拉制装置6配置有可牢固抓住玻璃棒的抓握装置、动力设备和速度调节设备，速度可以调控，能按照工艺要求的速度做定向运动，用于将圆形粗棒拉制成直径为4~15mm的实心圆形细棒。切断装置5位于第二拉制装置6的下方，为频率可调的切断装置，用于将圆形细棒切断，可将圆形细棒按时、按设定的长度切断。

具体实施时，光学玻璃熔炼炉7均化好的玻璃液通过该装置制造后，被直接制造成直径小于15mm的小型光学元件预制棒。实施过程具体是：玻璃液通过漏料管1导流到成型模具2，成型模具2不同部位设计有不同的降温方式，第一拉制装置3能够根据需要调节下拉的速度，控制玻璃液的单位时间成型量，这样成型模具2配合第一拉制装置3，按照一定的工艺规程就能将玻璃液制造成粗的圆形棒。圆形粗棒持续向下运动并从加热装置4中通过，加热装置4控制合适的温度能将玻璃粗棒表面软化，配合第二拉制装置6的向下拉动，就能将软化的粗棒拉制成很细的棒料。

本发明光学元件预制棒的制造装置在使用时，是采取的竖直拉制方式，玻璃棒悬空不摆动靠的是第一拉制装置3的机械手来抓住和稳定的。第一拉制装置3和第二拉制装置6的作用类似，但结构和拉制速度设计上有很大的差异，使用时与成型模具2配合的第一拉制装置3是按照成型体积做匀速下拉运动的，保证了成型体积的一致性，即保证熔炉出料量是固定的；与软化装置4配合的第二拉制装置6的运行速度不是固定的，它的下拉速度会决定粗棒拉细的直径，如果软化炉的温度升高，软化的玻璃量增多，要保持玻璃细棒的直径不变，就需要的下拉速度就更快。

本发明光学元件预制棒的制造装置在具体使用时，有严格的工艺规程，成型模具2的各部位温度需要严格控制，保证玻璃能顺利通过模具成型为玻璃圆棒；软化装置4的温度需要控制精确、温差波动小，保证先成型的粗棒能被均匀的加热软化；两套差异较大的第一、第二拉制装置3、6需要满足不同的上下运行速度，实际上上部的第一拉制装置3是先配合模具将玻璃成型为圆形棒，这时候圆棒的直径不是主要控制指标，拉出的圆棒还比较粗，直径一般在25~45mm，保证椭圆度是关键；下部的第二拉制装置6则配合有直径测量装置，根据直径随时需要调节下拉速度，最终制造出直径一致的细棒，这时的细棒直径是根据光学元件的外径进行控制的，直径范围在4~15mm可调。

本发明提供的光学元件预制棒制造装置配置需要一些必要的辅助设备，包括热电偶、控温仪表、加热控制器、调频电机、直径测量装置、速度调节器等，再配合自动化的数字转换控制仪器，辅助完成整个生产过程，目的是为了拉制出直径受控的玻璃细棒。

本发明一种制造光学元件毛胚的方法包括下列步骤：

①制造光学元件预制棒：从熔化炉7投原料经过熔炼工序制造出满足制造光学玻璃要求的玻璃液，玻璃液经漏料管1流入下方的成型模具2，成型模具2带有局部冷却机构、加热机构、及其温控装置；位于成型模具2下方的第一拉制装置3，速度可以调控，能按照工艺要求的速度做定向运动，将玻璃拉制成直径为25~45mm的实心圆形粗棒；位于第一拉制装置3下方的加热装置4，的加热元件沿圆周均匀分布，将圆形粗棒的表面能被均匀的加热软化；位于加热装置4下方的第二拉制装置6，配置有可牢固抓住玻璃棒的抓握装置、动力设备和速度调节设备，速度可以调控，能按照工艺要求的速度做定向运动，将玻璃拉制成直径为4~15mm的实心光学玻璃圆形细棒；位于第二拉制装置6下方的切断装置5为频率可调的切断装置，将圆形细棒按时、按设定的长度切断；

②光学玻璃圆形细棒检验：检验圆形细棒的直径、表面疵病、条纹和内在缺陷，对圆形细棒材料分类分级；

③切片：用合格的玻璃圆形细棒直接按所需的厚度切片即成为元件毛胚；对表面疵病轻微、直径有差异的进行滚磨处理后切片，制成元件毛胚。

本发明的光学元件预制棒制造装置是实现本发明的元件毛胚制造方法的基础，本发明的元件毛胚制造方法是指熔炉直接制造出满足要求的玻璃细棒，用玻璃细棒切片成元件毛胚。

Claims (10)

1.一种光学元件毛坯用预制棒制造装置，用于光学元件切毛胚薄片的光学玻璃棒的一次成型，其特征在于：包括成型模具（2）、第一拉制装置（3）、加热装置（4）、第二拉制装置（6）和切断装置（5）；其中，所述第一拉制装置（3）位于成型模具（2）的下方，用于将玻璃成型为圆形粗棒；所述加热装置（4）位于第一拉制装置（3）的下方，用于将圆形粗棒加热软化；所述第二拉制装置（6）位于加热装置（4）的下方，用于将圆形粗棒拉制成为圆形细棒；所述切断装置（5）位于第二拉制装置（6）的下方，用于将圆形细棒切断。

2.根据权利要求1所述的一种光学元件毛坯用预制棒制造装置，其特征在于：所述的圆形粗棒为直径25~45mm的实心圆棒；所述的圆形细棒为直径4~15mm实心圆棒。

3.根据权利要求1或2所述的一种光学元件毛坯用预制棒制造装置，其特征在于：所述的成型模具（2）带有局部冷却机构、加热机构、及其温控装置，玻璃液从模具中通过后被硬化定型为圆形棒。

4.根据权利要求1或2所述的一种光学元件毛坯用预制棒制造装置，其特征在于：所述的第一、第二拉制装置（3、6）配置有可牢固抓住玻璃棒的抓握装置、动力设备和速度调节设备。

5.根据权利要求1或2所述的一种光学元件毛坯用预制棒制造装置，其特征在于：所述的加热装置（4）的加热元件沿圆周均匀分布，可使圆形粗棒的表面能被均匀的加热软化。

6.根据权利要求1或2所述的一种光学元件毛坯用预制棒制造装置，其特征在于：所述的切断装置（5）为频率可调的切断装置，可将圆形细棒按时、按设定的长度切断。

7.一种采用权利要求1或2所述的毛坯用预制棒制造装置制造光学元件毛胚的方法，其特征在于包括下列步骤：

①制造光学元件预制棒：从熔化炉（7）投原料经过熔炼工序制造出满足制造光学玻璃要求的玻璃液，玻璃液经漏料管（1）流入下方的成型模具（2）；位于成型模具（2）下方的第一拉制装置（3）将玻璃成型为圆形粗棒；位于第一拉制装置（3）下方的加热装置（4）将圆形粗棒加热软化；位于加热装置（4）下方的第二拉制装置（6）将加热软化的圆形粗棒拉制成与元件毛胚直径一致的光学玻璃圆形细棒；位于第二拉制装置（6）下方的切断装置（5）将圆形细棒切断；

②光学玻璃圆形细棒检验：检验圆形细棒的直径、表面疵病、条纹和内在缺陷，对圆形细棒材料分类分级；

③切片：用合格的玻璃圆形细棒直接按所需的厚度切片即成为元件毛胚；对表面疵病轻微、直径有差异的进行滚磨处理后切片，制成元件毛胚。

8.一种根据权利要求7所述的制造光学元件毛胚的方法，其特征在于：所述的第①步骤中的成型模具（2）带有局部冷却机构、加热机构、及其温控装置；圆形粗棒为直径25~45mm的实心光学玻璃圆形粗棒；圆形细棒为直径4~15mm的实心光学玻璃圆形细棒。

9.根据权利要求7或8所述的制造光学元件毛胚的方法，其特征在于：所述的第①步骤中的第一、第二拉制装置（3、6）配置有可牢固抓住玻璃棒的抓握装置、动力设备和速度调节设备；加热装置（4）的加热元件沿圆周均匀分布，可使圆形粗棒的表面能被均匀的加热软化。

10.根据权利要求7或8所述的制造光学元件毛胚的方法，其特征在于：所述的切断装置（5）为频率可调的切断装置，可将圆形细棒按时、按设定的长度切断。

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