CN111825321B - 一种石英玻璃棒火焰抛光和退火的装置及其方法 - Google Patents

一种石英玻璃棒火焰抛光和退火的装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种石英玻璃棒火焰的抛光和退火方法，其特征在于，包括如下步骤：S1移动端上料：首先将石英玻璃棒进行装夹并匀速转动；S2预热：打开主燃烧器并且控制所需的温度，并控制火焰操作台横向往复运行，对石英玻璃棒进行预热；S3抛光以及退火：预先调节好副火焰喷头的高度、角度以及副加热区的氢气、氧气供应量，并且打开各个副火焰喷头，此时，调节位移速度控制器，使火焰操作台带动固定在焰枪架上的火焰喷枪匀速对石英玻璃棒进行加热抛光，与此同时，副燃烧器之间的距离和每个燃烧器的氢气、氧气量控制温度，形成温度梯度，可使石英玻璃棒缓慢降温，达到退火的效果。本发明的有益效果是生产质量好和生产效率高。

Description

一种石英玻璃棒火焰抛光和退火的装置及其方法
技术领域
本发明涉及玻璃热加工技术领域，尤其是涉及一种石英玻璃棒火焰抛光和退火的装置及其方法。
背景技术
石英玻璃棒广泛应用于光纤制造产业，充当光纤制造工艺当中所需的接棒、引棒、VAD工艺用的把持棒等，此类产品通常要求石英玻璃棒拥有良好的表面光洁度与透光度。在石英玻璃棒前期的尺寸形状加工环节当中，车削和磨削无法达到上述要求，而通常的抛光方法(冷加工研磨、抛光)也难以实现圆柱形复杂结构产品的抛光。目前，通常采用火焰抛光技术，即利用氢氧焰将经过精细处理之后的被加工件表面加热到熔化温度，此时玻璃表面的质点会随着表面张力的作用移动，从而使石英玻璃表面形成透明光滑的抛光面；如本司与2016年01月12日申请的专利申请号为201620024895.7、专利名称为一种石英玻璃棒的自动火焰抛光装置所示。
经过长时间的使用和实验发现通过现有的加工设备和配套的加工工艺生产的石英玻璃棒还存如下的问题：
传统工艺火焰抛光后需要，放到退火炉在1000-1100℃退火2小时以上，细或者长的石英棒会产生弯曲，弯曲度超标而不合格；且这样的退火方式需要增加石英玻璃棒的加热时间，生产效率低、生产成本高。
因此本申请提供一种新的石英玻璃火焰抛光和退火的装置以及该装置的配套工艺旨在解决传统的抛光装置不能直接退火、生产效率较低的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种石英玻璃棒火焰抛光和退火的装置及其方法。
本发明的技术方案是这样实现的：一种石英玻璃棒火焰抛光和退火的装置，包括具有齿条滑道的床身、设置在床身一端的固定床头以及与齿条滑道横向滑动连接的移动床头；所述固定床头和移动床头之间的床身上设置有与齿条滑道滑动设置的火焰操作台，所述固定床头和移动床头上分别设置有均朝向火焰操作台的左部卡盘和右部卡盘，其特征在于：所述火焰操作台上设置有一个主燃烧器和若干等间距设置的副燃烧器，所述主燃烧器和副燃烧器位于同一水平线上，并且燃烧温度自主燃烧器向副燃烧器一侧均匀降低形成温度梯度；所述主燃烧器和副燃烧器上均配置有用于检测石英玻璃棒局部温度的测温装置。
优选为：所述主燃烧器包括设置被加工件底部和/或两侧的焰枪架和安装在焰枪架上的火焰喷枪。
优选为：所述副燃烧器包括设置被加工件底部和/或两侧的副焰枪架以及副火焰喷头；所述副火焰喷头与副焰枪架之间可进行纵向位移。
优选为：所述测温装置为输出端朝向待加工件的红外测温探头。
优选为：所述火焰操作台和移动床头上均固定安装有电机；该电机的输出端上设置有与齿条滑道啮合连接的齿轮。
优选为：所述固定床头上设有控制移动床头和火焰操作台在齿条轨道上行进位移的伺服电机，所述伺服电机上方设有控制移动床头和火焰操作台行进速度的位移速度控制器。
优选为：所述左部卡盘和右部卡盘分别通过驱动器在转动设置在对应的固定床头和移动床头上。
与现有技术相比较，本发明带来的有益效果为：
1、通过在火焰操作台上设置增设有若干等间距设置的副燃烧器，各燃烧器的纵向高度也以此均匀的递减，并且精确控制每个燃烧器的氢气、氧气量控制温度，确保燃烧温度自主燃烧器向副燃烧器一侧均匀降低形成温度梯度，可以使，石英玻璃棒缓慢降温，达到退火的效果；相较于传统的光完成后停火停机，由红外测温探头检测石英玻璃棒表面的温度，待其自然冷却至可进行退火处理的温度之后，将石英玻璃棒放入退火炉内进行退火的方式，可以避免放到退火炉在1000-1100℃退火2小时以上，在高温作用下细长软化的石英棒在会产生弯曲，避免产生出现不合格的现象。
另外该方式，省去了冷却降温和的等待时间，可以提高生产效率，并且节约生产成本。
2、副火焰喷头与副焰枪架之间可进行纵向位移，并且在副焰枪架的侧面开设有螺纹孔，螺纹孔内设置有螺母，并且通过该螺母对副火焰喷头挤压使之与副焰枪架之间产生摩擦力进行定位，专业的方式简单高效，并且由于焰枪的质量较轻，因此这样的装夹方式足够稳定。
此外，副火焰喷头还可以通过丝杠驱动的方式与副焰枪架纵向相对移动；具体是在副火焰喷头下方设置连接架、并在下方通过丝杠架安装有转动的丝杠，丝杠上安装有与连接架固定连接的螺母座，螺母座与丝杠螺纹连接且螺纹座卡在丝杠架与丝杠架滑动连接，丝杠通过安装在丝杠架上的丝杠驱动电机驱动转动。
此外，本发明还公开了一种石英玻璃棒火焰的抛光和退火方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1移动端上料：首先将石英玻璃棒装夹在移动床头的右部卡盘上；启动驱动器驱动右部卡盘匀速转动；
S2预热：打开主燃烧器并且控制外界的氢气和氧气供应装置的供应流量、方向和角度，打开伺服电机、调节位移速度控制器，控制火焰操作台横向往复运行，对石英玻璃棒进行预热；
S3抛光以及退火：将火焰移动至石英玻璃棒的中部附近，预先调节好副火焰喷头的高度、角度以及副加热区的氢气、氧气供应量，并且打开各个副火焰喷头，此时，调节位移速度控制器，使火焰操作台带动固定在焰枪架上的火焰喷枪匀速对石英玻璃棒进行加热抛光，与此同时，副燃烧器之间的距离和每个燃烧器的氢气、氧气量控制温度，形成温度梯度，可使石英玻璃棒缓慢降温，达到退火的效果。
S4固定端上料：一端抛光完成后，驱动移动床头靠近固定床头，直到玻璃棒进入固定床头上的左部卡盘装夹区域后，通过左部卡盘夹紧；然后重复S2和S3的加工步骤，实现完整的加工。
S5卸料：加工完成最后，停火停机，等待至玻璃棒冷却后，取下玻璃棒进行收装。
与现有技术相比较，本发明带来的有益效果为：
1、通过在抛光的同时，通过温度依次下降形成坡度的火焰对进行对石英玻璃棒进行退火，与传统通过的工艺相比较无需要冷却降温和的等待时间，可以提高生产效率，并且节约生产成本；
并且在这个过程中，石英玻璃棒刚软化抛光完成后，便缓慢减低的温度进行退火的方式，可以使石英玻璃棒缓慢降温，达到退火的效果；相较于传统的光完成后停火停机，由红外测温探头检测石英玻璃棒表面的温度，待其自然冷却至可进行退火处理的温度之后，将石英玻璃棒放入退火炉内进行退火的方式，可以避免放到退火炉在1000-1100℃退火2小时以上，在高温作用下细长软化的石英棒在会产生弯曲，避免产生出现不合格的现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式结构示意图；
图2为丝杠驱动装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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
如图1-2所示，本发明公开了一种石英玻璃棒火焰抛光和退火的装置，包括具有齿条滑道11的床身1、设置在床身1一端的固定床头2以及与齿条滑道11横向滑动连接的移动床头3；所述固定床头2和移动床头3之间的床身1上设置有与齿条滑道11滑动设置的火焰操作台4，所述固定床头2和移动床头3上分别设置有均朝向火焰操作台4的左部卡盘21和右部卡盘31，在本发明具体实施方式中，所述火焰操作台4上设置有一个主燃烧器41和若干等间距设置的副燃烧器42，所述主燃烧器41和副燃烧器42位于同一水平线上，并且燃烧温度自主燃烧器41向副燃烧器42一侧均匀降低形成温度梯度；所述主燃烧器41和副燃烧器42上均配置有用于检测石英玻璃棒局部温度的测温装置5。
在本发明具体实施方式中，所述主燃烧器41包括设置被加工件底部和两侧的焰枪架和安装在焰枪架上的火焰喷枪。
在本发明具体实施方式中，所述副燃烧器42包括设置被加工件底部和两侧的副焰枪架以及副火焰喷头；所述副火焰喷头与副焰枪架之间可进行纵向位移。
在本发明具体实施方式中，所述测温装置5为输出端朝向待加工件的红外测温探头。
在本发明具体实施方式中，所述火焰操作台4和移动床头上均固定安装有电机；该电机的输出端上设置有与齿条滑道啮合连接的齿轮。
在本发明具体实施方式中，所述固定床头3上设有控制移动床头2和火焰操作台4在齿条轨道11上行进位移的伺服电机6，所述伺服电机上方设有控制移动床头2和火焰操作台4行进速度的位移速度控制器7。
在本发明具体实施方式中，所述左部卡盘21和右部卡盘21分别通过驱动器在转动设置在对应的固定床头3和移动床头2上。
与现有技术相比较，本发明带来的有益效果为：
1、通过在火焰操作台上设置增设有若干等间距设置的副燃烧器，各燃烧器的纵向高度也以此均匀的递减，并且精确控制每个燃烧器的氢气、氧气量控制温度，确保燃烧温度自主燃烧器向副燃烧器一侧均匀降低形成温度梯度，可以使，石英玻璃棒缓慢降温，达到退火的效果；相较于传统的光完成后停火停机，由红外测温探头检测石英玻璃棒表面的温度，待其自然冷却至可进行退火处理的温度之后，将石英玻璃棒放入退火炉内进行退火的方式，可以避免放到退火炉在1000-1100℃退火2小时以上，在高温作用下细长软化的石英棒在会产生弯曲，避免产生出现不合格的现象。
另外该方式，省去了冷却降温和的等待时间，可以提高生产效率，并且节约生产成本。
2、副火焰喷头与副焰枪架之间可进行纵向位移，并且在副焰枪架的侧面开设有螺纹孔，螺纹孔内设置有螺母，并且通过该螺母对副火焰喷头挤压使之与副焰枪架之间产生摩擦力进行定位，专业的方式简单高效，并且由于焰枪的质量较轻，因此这样的装夹方式足够稳定。
实施例2
此外，本发明还公开了一种石英玻璃棒火焰的抛光和退火方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1移动端上料：首先将石英玻璃棒装夹在移动床头的右部卡盘上；启动驱动器驱动右部卡盘匀速转动；
S2预热：打开主燃烧器并且控制外界的氢气和氧气供应装置的供应流量、方向和角度，打开伺服电机、调节位移速度控制器，控制火焰操作台横向往复运行，对石英玻璃棒进行预热；
S3抛光以及退火：将火焰移动至石英玻璃棒的中部附近，预先调节好副火焰喷头的高度、角度以及副加热区的氢气、氧气供应量，并且打开各个副火焰喷头，此时，调节位移速度控制器，使火焰操作台带动固定在焰枪架上的火焰喷枪匀速对石英玻璃棒进行加热抛光，与此同时，副燃烧器之间的距离和每个燃烧器的氢气、氧气量控制温度，形成温度梯度，可使石英玻璃棒缓慢降温，达到退火的效果。
S4固定端上料：一端抛光完成后，驱动移动床头靠近固定床头，直到玻璃棒进入固定床头上的左部卡盘装夹区域后，通过左部卡盘夹紧；然后重复S2和S3的加工步骤，实现完整的加工。
S5卸料：加工完成最后，停火停机，等待至玻璃棒冷却后，取下玻璃棒进行收装。
与现有技术相比较，本发明带来的有益效果为：
1、通过在抛光的同时，通过温度依次下降形成坡度的火焰对进行对石英玻璃棒进行退火，与传统通过的工艺相比较无需要冷却降温和的等待时间，可以提高生产效率，并且节约生产成本；
并且在这个过程中，石英玻璃棒刚软化抛光完成后，便缓慢减低的温度进行退火的方式，可以使石英玻璃棒缓慢降温，达到退火的效果；相较于传统的光完成后停火停机，由红外测温探头检测石英玻璃棒表面的温度，待其自然冷却至可进行退火处理的温度之后，将石英玻璃棒放入退火炉内进行退火的方式，可以避免放到退火炉在1000-1100℃退火2小时以上，在高温作用下细长软化的石英棒在会产生弯曲，避免产生出现不合格的现象。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种石英玻璃棒火焰抛光和退火的装置，包括具有齿条滑道的床身、设置在床身一端的固定床头以及与齿条滑道横向滑动连接的移动床头；所述固定床头和移动床头之间的床身上设置有与齿条滑道滑动设置的火焰操作台，所述固定床头和移动床头上分别设置有均朝向火焰操作台的左部卡盘和右部卡盘，其特征在于：所述火焰操作台上设置有一个主燃烧器和若干等间距设置的副燃烧器，所述主燃烧器和副燃烧器位于同一水平线上，并且燃烧温度自主燃烧器向副燃烧器一侧均匀降低形成温度梯度；所述主燃烧器和副燃烧器上均配置有用于检测石英玻璃棒局部温度的测温装置；
所述主燃烧器包括设置被加工件底部和/或两侧的焰枪架和安装在焰枪架上的火焰喷枪；
所述副燃烧器包括设置被加工件底部和/或两侧的副焰枪架以及副火焰喷头；所述副火焰喷头与副焰枪架之间可进行纵向位移；
所述测温装置为输出端朝向待加工件的红外测温探头；
所述火焰操作台和移动床头上均固定安装有电机；该电机的输出端上设置有与齿条滑道啮合连接的齿轮；
所述固定床头上设有控制移动床头和火焰操作台在齿条轨道上行进位移的伺服电机，所述伺服电机上方设有控制移动床头和火焰操作台行进速度的位移速度控制器；
所述左部卡盘和右部卡盘分别通过驱动器在转动设置在对应的固定床头和移动床头上；
上述石英玻璃棒火焰的抛光和退火方法，包括如下步骤：
S1移动端上料：首先将石英玻璃棒装夹在移动床头的右部卡盘上；启动驱动器驱动右部卡盘匀速转动；
S2预热：打开主燃烧器并且控制外界的氢气和氧气供应装置的供应流量、方向和角度，打开伺服电机、调节位移速度控制器，控制火焰操作台横向往复运行，对石英玻璃棒进行预热；
S3抛光以及退火：将火焰移动至石英玻璃棒的中部附近，预先调节好副火焰喷头的高度、角度以及副加热区的氢气、氧气供应量，并且打开各个副火焰喷头，此时，调节位移速度控制器，使火焰操作台带动固定在焰枪架上的火焰喷枪匀速对石英玻璃棒进行加热抛光，与此同时，副燃烧器之间的距离和每个燃烧器的氢气、氧气量控制温度，形成温度梯度，可使石英玻璃棒缓慢降温，达到退火的效果；
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