CN110217975B - 光学玻璃棒料的拉制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于光学玻璃二次成型技术领域，具体公开了一种光学玻璃棒料的拉制方法及装置，旨在解决现有的光学玻璃棒料二次成型方法无法连续生产光学玻璃棒料的问题。该光学玻璃棒料的拉制方法通过在玻璃母棒的前后两端分别加工出相匹配的第一连接部和第二连接部，以便拉制过程中，依次将待拉制的玻璃母棒通过其前端的第一连接部与拉制装置内的最后一根玻璃母棒后端的第二连接部相连接，周而复始，实现连续投料生产，避免了两根玻璃母棒交替过程的时间浪费，并有效缩短了玻璃母棒的预热时间，连续拉制生产玻璃子棒不仅效率较高，而且还提高了材料的利用率和产品的良品率。

Description

光学玻璃棒料的拉制方法及装置

技术领域

本发明属于光学玻璃二次成型技术领域，具体涉及一种光学玻璃棒料的拉制方法及装置。

背景技术

材料的利用率一直是客户关心的重要指标。光学玻璃棒料以其极高的材料利用率，越来越受光学元件加工厂的青睐；其还能够避免条料切割滚圆过程的设备和人员投入，大大降低生产成本。目前，所有光学玻璃棒料的二次成型或光纤的生产，都是将一根玻璃母棒产品先经过给料预热，再进行软化和拉制，上一根玻璃母棒拉制结束后才进行下一根玻璃母棒的给料预热、软化和拉制，两根玻璃母棒交替过程存在一定间隔，无法实现连续生产，浪费大量时间；且由于生产过程不连续，进行下一根玻璃母棒的给料预热需要花费更多的预热时间，导致生产效率低下。

发明内容

本发明提供了一种光学玻璃棒料的拉制方法，旨在解决现有的光学玻璃棒料二次成型方法无法连续生产光学玻璃棒料的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：光学玻璃棒料的拉制方法，包括原料预处理步骤和棒料拉制步骤；

原料预处理步骤：将玻璃母棒的前后两端分别加工出第一连接部和第二连接部，所述第一连接部为螺纹孔、外螺纹、燕尾形的凹槽或凸台、倒“T”字形的凹槽或凸台、三角形的凹槽或凸台中的一种结构，所述第二连接部与第一连接部相匹配；

棒料拉制步骤：将玻璃母棒或玻璃母棒组件投入到拉制装置中进行拉制；所述玻璃母棒组件由两根以上端部连接在一起的玻璃母棒构成；拉制过程中，依次将待拉制的玻璃母棒通过其前端的第一连接部与拉制装置内的最后一根玻璃母棒后端的第二连接部相连接，实现连续投料生产。

进一步的是，棒料拉制步骤中，在拉制装置内的最后一根玻璃母棒完成预热前，将待拉制的玻璃母棒连接到拉制装置内的最后一根玻璃母棒上。

本发明还提供了一种用于实现上述拉制方法的光学玻璃棒料的拉制装置，包括上部牵引装置、预热炉、软化炉和下部牵引装置；

所述预热炉的上下两端分别设有进料口和出料口；

所述软化炉的上端设有进料部位，其下端设有呈圆形的出料部位，且软化炉的出料部位的横截面尺寸小于其进料部位的横截面尺寸；

所述上部牵引装置设置于预热炉的上侧并与预热炉的进料口相对应，所述软化炉的进料部位与预热炉的出料口相连，所述下部牵引装置设置于软化炉的下侧并与软化炉的出料部位相对应。

进一步的是，所述上部牵引装置包括对称设置的第一辊组和第二辊组，所述第一辊组与第二辊组之间的间隙部位位于预热炉的进料口的正上方；所述下部牵引装置包括对称设置的第一拉辊和第二拉辊，所述第一拉辊与第二拉辊之间的间隙部位位于软化炉的出料部位的正下方。

进一步的是，所述预热炉与软化炉之间设置有隔板。

进一步的是，所述软化炉的出料部位处设有伸缩孔结构。

进一步的是，所述软化炉的下侧还设置有直径测量仪，所述直径测量仪的测量端对应在软化炉的出料部位的正下方，且直径测量仪的测量端与软化炉的出料部位之间的间距为5～30mm。

进一步的是，还包括切割装置；所述切割装置的切割刀具位于下部牵引装置的下侧。

进一步的是，所述上部牵引装置的牵引速率V₁与下部牵引装置的牵引速率V₂之间的关系应满足以下公式：

式中，R₁为玻璃母棒的直径，R₂为拉制成的玻璃子棒的直径；β为控制系数，0.1≤β≤1.5。

本发明的有益效果是：通过在玻璃母棒的前后两端分别加工出相匹配的第一连接部和第二连接部，以便拉制过程中，依次将待拉制的玻璃母棒通过其前端的第一连接部与拉制装置内的最后一根玻璃母棒后端的第二连接部相连接，周而复始，实现连续投料生产，避免了两根玻璃母棒交替过程的时间浪费，并有效缩短了下一根玻璃母棒的预热时间，连续拉制生产玻璃子棒不仅效率较高，而且还提高了材料的利用率和产品的良品率。

附图说明

图1是本发明中光学玻璃棒料拉制装置的实施结构示意图；

图中标记为：上部牵引装置100、第一辊组110、第二辊组120、预热炉200、隔板210、软化炉300、伸缩孔结构310、下部牵引装置400、第一拉辊410、第二拉辊420、切割装置500、切割刀具510、玻璃母棒600、第一连接部610、第二连接部620、玻璃子棒700。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

光学玻璃棒料的拉制方法，包括原料预处理步骤和棒料拉制步骤；

原料预处理步骤：将玻璃母棒600的前后两端分别加工出第一连接部610和第二连接部620，所述第二连接部620与第一连接部610相匹配，如图1所示；

棒料拉制步骤：将玻璃母棒600或玻璃母棒组件投入到拉制装置中进行拉制；所述玻璃母棒组件由两根以上端部连接在一起的玻璃母棒600构成；拉制过程中，依次将待拉制的玻璃母棒600通过其前端的第一连接部610与拉制装置内的最后一根玻璃母棒600后端的第二连接部620相连接，实现连续投料生产。

本文以玻璃母棒600拉制成型过程中其受牵引力牵引的运动方向作为前方向，与前方向相反的方向即为后方向。

通过连续投料生产，不存在两根玻璃母棒600交替过程的时间浪费问题，随着前一根玻璃母棒600的拉制接近完成，后一根玻璃母棒600已完成预热并进入软化炉300软化，处于拉制准备阶段，因此能够连续拉制生产出玻璃子棒700，整个过程可有效缩短下一根玻璃母棒600的预热时间。

其中，第一连接部610和第二连接部620能够配合连接，且需保证连接后在轴向方向进行牵引不会脱开；第一连接部610和第二连接部620可以为多种结构，例如：螺纹孔、外螺纹、燕尾形的凹槽或凸台、倒“T”字形的凹槽或凸台、三角形的凹槽或凸台等等。

为了保证投料的连续性，棒料拉制步骤中，优选在拉制装置内的最后一根玻璃母棒600完成预热前，将待拉制的玻璃母棒600连接到拉制装置内的最后一根玻璃母棒600上。

如图1所示，光学玻璃棒料的拉制装置，用于实现上述的光学玻璃棒料的拉制方法；包括上部牵引装置100、预热炉200、软化炉300和下部牵引装置400；

所述预热炉200的上下两端分别设有进料口和出料口；

所述软化炉300的上端设有进料部位，其下端设有呈圆形的出料部位，且软化炉300的出料部位的横截面尺寸小于其进料部位的横截面尺寸；

所述上部牵引装置100设置于预热炉200的上侧并与预热炉200的进料口相对应，所述软化炉300的进料部位与预热炉200的出料口相连，所述下部牵引装置400设置于软化炉300的下侧并与软化炉300的出料部位相对应。

其中，上部牵引装置100主要用于牵引并扶正投入该拉制装置中的玻璃母棒600或玻璃母棒组件，以便玻璃母棒600或玻璃母棒组件顺利进入预热炉200中进行预热，特别是玻璃母棒组件，由于其主要由两根以上端部连接在一起的玻璃母棒600构成，在上部牵引装置100的扶正作用下能够保证端部相连的两根玻璃母棒600不会产生错位。

上部牵引装置100一般包括多根牵引辊，具体的，所述上部牵引装置100包括对称设置的第一辊组110和第二辊组120，所述第一辊组110与第二辊组120之间的间隙部位位于预热炉200的进料口的正上方。

为了进一步提高上部牵引装置100对于玻璃母棒组件的牵引和扶正效果，优选的，再如图1所述，所述第一辊组110包括至少两根上下间隔分布的第一牵引辊，所述第二辊组120包括至少两根上下间隔分布的第二牵引辊。

为保证牵引辊具有足够的摩擦力，且免受预热炉200预热温度的影响，通常采用摩擦系数较大且耐高温的材料制作第一牵引辊和第二牵引辊。

预热炉200主要用于预热玻璃母棒600，其一般包括预热炉炉体和设置在预热炉炉体的炉壁内的加热元件；为提高预热炉200的预热效果和使用寿命，通常还在预热炉炉体的内壁上设置了碳化硅炉芯。

软化炉300主要用于软化预热后的玻璃母棒600，以便将其二次拉制成型；软化炉300一般包括内腔上部呈圆筒形、内腔下部圆锥筒形的软化炉炉体；软化炉炉体通常由铂金材料制成，可采用直接加热方式对软化炉进行加热。软化炉300下端出料部位的孔径应不小于成型玻璃子棒700的最大直径。

为了避免预热炉200和软化炉300相互干扰，优选的，再如图1所示，在预热炉200与软化炉300之间设置有隔板210。隔板210一般采用耐高温耐腐蚀的材料制作，例如：刚玉莫来石。

为了便于对成型玻璃子棒700的直径进行控制，通常在软化炉300的出料部位处设有伸缩孔结构310。伸缩孔结构310的孔径可根据需要成型的玻璃子棒700直径进行变化调整。

优选的，在软化炉300的下侧还设置有直径测量仪，所述直径测量仪的测量端对应在软化炉300的出料部位的正下方，且直径测量仪的测量端与软化炉300的出料部位之间的间距为5～30mm。直径测量仪可以检测玻璃子棒700的直径，并将检测结果传输至控制中心，若玻璃子棒700的实际直径波动超过0.5mm，则由控制中心控制伸缩孔结构310的孔径相应扩大或减小，保证玻璃子棒700四周与出口部位距离固定，稳定软化炉300温度，防止因间隙过大，导致温度波动较大影响玻璃子棒700直径的稳定。直径测量仪可以为多种，优选为激光测径仪。

下部牵引装置400主要用于牵引拉制生产玻璃子棒700；其可以为多种，优选为图1所示结构，即下部牵引装置400包括对称设置的第一拉辊410和第二拉辊420，所述第一拉辊410与第二拉辊420之间的间隙部位位于软化炉300的出料部位的正下方。通过调节第一拉辊410和第二拉辊420的旋转速度，即可调节下部牵引装置400的牵引速度。为了避免划伤成型后的玻璃子棒700表面，通常采用橡胶材料制作第一拉辊410和第二拉辊420。

优选的，该光学玻璃棒料的拉制装置还包括切割装置500；所述切割装置500的切割刀具510位于下部牵引装置400的下侧。切割装置500在竖直方向上与下部牵引装置400联动调节；切割装置500可以为多种，优选为磁性弹簧式切刀；磁性弹簧式切刀的磁铁通电时将切刀吸附在磁铁上，玻璃子棒700可持续向下延伸，当达到设定长度时，磁铁断电，切刀在弹簧作用下快速切断玻璃子棒700，并在磁铁通电时吸附回原位。

上部牵引装置100与下部牵引装置400具有一定的联动性，一般根据玻璃子棒700的直径和玻璃母棒600的直径的反比关系进行调整。

作为本发明中光学玻璃棒料的拉制装置的一种优选方案，所述上部牵引装置100的牵引速率V₁与下部牵引装置400的牵引速率V₂之间的关系应满足以下公式：

式中，R₁为玻璃母棒600的直径，R₂为拉制成的玻璃子棒700的直径；β为控制系数，0.1≤β≤1.5。

生产时，一般根据需要拉制的玻璃子棒700的直径要求输入玻璃子棒700的直径R₂，并测量玻璃母棒600的直径后输入玻璃母棒600的直径R₁，然后输入经验值V₂及β，由控制中心计算出上部牵引装置100的牵引速率V₁进行生产控制。

为了提高对预热炉200和软化炉300的温控效果，所述预热炉200和软化炉300各自采用独立的温控***进行控制。例如：在预热炉200的炉壁的外表面上和软化炉300的炉壁的外表面上分别设置有第一测温元件和第二测温元件，第一测温元件和第二测温元件分别与预热炉温度控制器和软化炉温度控制器电连接。控制中心根据第一测温元件和第二测温元件反馈的预热炉200的温度和软化炉300的温度以及需要拉制的玻璃子棒700的直径，自动调节牵引速率及相应的β值，软化炉300的温度如果降低，根据提前录入产品粘度变化曲线，通过控制中心的微电脑计算出粘度变化情况，自动降低下部牵引装置400的牵引速率V₂，保证玻璃子棒700的直径在合格范围内。

实施例

通过本发明提供的方法和装置，采用规格为Φ40mm×600～1000mm的H-ZF52光学玻璃棒料作为玻璃母棒600，拉制生产规格Φ（5+0.4)mm×500mm的玻璃子棒700。

实际操作时，将两根端部连接在一起的玻璃母棒600构成的玻璃母棒组件从上部牵引装置100装入，受到第一辊组110和第二辊组120挤压作用，第一牵引辊和第二牵引辊的滚动速率根据下部牵引装置400的牵引速率V₂确定，玻璃母棒600先在预热炉200内进行700℃预热，然后在上部牵引装置100的牵引作用下不断的向下移动，第一根玻璃母棒600进入软化炉300内，在800℃软化温度下软化，受自身重力影响流出成型为玻璃子棒700并进入下部牵引装置400，下部牵引装置400的第一拉辊410和第二拉辊420夹住玻璃子棒700向下滚动，玻璃子棒700一直向下拉制，然后根据子棒Φ5+0.4mm的规格调整软化炉300的温度及伸缩孔结构310的孔径，使玻璃子棒700的直径在此范围内，玻璃子棒700继续向下运动，到达切割装置500时，根据玻璃子棒700向下牵引的速率以及产品要求的500mm长度，自动进行切割，得到满足合同要求的产品，可直接检验包装；拉制过程中，依次将待拉制的玻璃母棒600通过其前端的第一连接部610与拉制装置内的最后一根玻璃母棒600后端的第二连接部620相连接，实现连续投料生产。

由于第一根玻璃母棒600和第二根玻璃母棒600匹配在一起，当第一根玻璃母棒600拉制快结束时，与第一根匹配的第二根玻璃母棒600也已经完成了预热进入软化炉300内，第一根玻璃母棒600拉制结束的同时，第二根玻璃母棒600开始拉制成型，第三根玻璃母棒600已经与第二根玻璃母棒600在上部牵引装置100内完成匹配，如此重复投料生产即可；整个过程中，预热和软化等工艺及设备都不需要调整，就能够持续得到规格为Φ（5+0.4）mm×500mm的玻璃子棒700产品，大大缩短了生产时间，提高了生产效率和产品良品率。

Claims (9)

1.光学玻璃棒料的拉制方法，其特征在于：包括原料预处理步骤和棒料拉制步骤；

原料预处理步骤：将玻璃母棒（600）的前后两端分别加工出第一连接部（610）和第二连接部（620），所述第一连接部（610）为螺纹孔、外螺纹、燕尾形的凹槽或凸台、倒“T”字形的凹槽或凸台、三角形的凹槽或凸台中的一种结构，所述第二连接部（620）与第一连接部（610）相匹配；

棒料拉制步骤：将玻璃母棒（600）或玻璃母棒组件投入到拉制装置中进行拉制；所述玻璃母棒组件由两根以上端部连接在一起的玻璃母棒（600）构成；拉制过程中，依次将待拉制的玻璃母棒（600）通过其前端的第一连接部（610）与拉制装置内的最后一根玻璃母棒（600）后端的第二连接部（620）相连接，实现连续投料生产。

2.如权利要求1所述的光学玻璃棒料的拉制方法，其特征在于：棒料拉制步骤中，在拉制装置内的最后一根玻璃母棒（600）完成预热前，将待拉制的玻璃母棒（600）连接到拉制装置内的最后一根玻璃母棒（600）上。

3.光学玻璃棒料的拉制装置，用于实现权利要求1或2所述的光学玻璃棒料的拉制方法；其特征在于：包括上部牵引装置（100）、预热炉（200）、软化炉（300）和下部牵引装置（400）；

所述预热炉（200）的上下两端分别设有进料口和出料口；

所述软化炉（300）的上端设有进料部位，其下端设有呈圆形的出料部位，且软化炉（300）的出料部位的横截面尺寸小于其进料部位的横截面尺寸；

所述上部牵引装置（100）设置于预热炉（200）的上侧并与预热炉（200）的进料口相对应，所述软化炉（300）的进料部位与预热炉（200）的出料口相连，所述下部牵引装置（400）设置于软化炉（300）的下侧并与软化炉（300）的出料部位相对应。

4.如权利要求3所述的光学玻璃棒料的拉制装置，其特征在于：所述上部牵引装置（100）包括对称设置的第一辊组（110）和第二辊组（120），所述第一辊组（110）与第二辊组（120）之间的间隙部位位于预热炉（200）的进料口的正上方；所述下部牵引装置（400）包括对称设置的第一拉辊（410）和第二拉辊（420），所述第一拉辊（410）与第二拉辊（420）之间的间隙部位位于软化炉（300）的出料部位的正下方。

5.如权利要求3所述的光学玻璃棒料的拉制装置，其特征在于：所述预热炉（200）与软化炉（300）之间设置有隔板（210）。

6.如权利要求3所述的光学玻璃棒料的拉制装置，其特征在于：所述软化炉（300）的出料部位处设有伸缩孔结构（310）。

7.如权利要求3所述的光学玻璃棒料的拉制装置，其特征在于：所述软化炉（300）的下侧还设置有直径测量仪，所述直径测量仪的测量端对应在软化炉（300）的出料部位的正下方，且直径测量仪的测量端与软化炉（300）的出料部位之间的间距为5～30mm。

8.如权利要求3所述的光学玻璃棒料的拉制装置，其特征在于：还包括切割装置（500）；所述切割装置（500）的切割刀具（510）位于下部牵引装置（400）的下侧。

9.如权利要求3至8中任意一项所述的光学玻璃棒料的拉制装置，其特征在于，所述上部牵引装置（100）的牵引速率V₁与下部牵引装置（400）的牵引速率V₂之间的关系应满足以下公式：

式中，R₁为玻璃母棒（600）的直径，R₂为拉制成的玻璃子棒（700）的直径；β为控制系数，0.1≤β≤1.5。

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