CN105538754A - 线性菲涅尔透镜的制作设备及制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种线性菲涅尔透镜的制作设备，包括辊轮或印压模，还包括传输装置、加温室、纹路成型室和冷却系统；辊轮为分片式辊轮，由多个辊轮分片共轴线的组装在一起生成的辊轮，辊轮分片为圆形片状结构，辊轮分片的侧边为斜面设置；印压模为分片式印压模，由多个印压分片组装在一起生成的柱状体，印压分片为多边形片状体，印压分片的至少一个边缘处为斜面设置；分片式辊轮或分片式印压模置于纹路成型室内；冷却系统布置在传输装置上。分片式辊轮或分片式印压模具有加工难度低、成本低、周期短和易维护的优点，只需单独修理或重新加工出现问题的单个分片就可以了，维护方便。

Description

线性菲涅尔透镜的制作设备及制作工艺

技术领域

本发明涉及光学中的菲涅尔透镜技术领域，尤其涉及一种线性菲涅尔透镜的制作设备及制作工艺。

背景技术

随着近年来太阳能技术的快速发展，太阳能的利用已经进入一个新的高度。太阳能热动力和多结面聚光太阳能电池技术发展起来，这些技术都需要将太阳光汇聚起来，而不是以平铺的方式接收太阳能。太阳能汇聚的方法一般有抛物面反射镜汇聚和菲涅尔透镜透射汇聚。

现有技术中，菲涅尔透镜一般使用开模具注塑的方法生产，或使用印花辊轮的方法生产。目前，所使用的印花辊轮是一体的，其表面加工成反向菲涅尔纹路，这种印花辊轮材料贵，加工难度大，成本很高，加工周期长；由于印花辊轮是一体的，机加工时在两个纹路之间只能加工成圆弧状，而不能加工成满足光学要求的角度；当需要加工出不同的尺寸或/纹路的菲涅尔透镜时，则需要不同尺寸的印花辊轮，即：需要不同长度、直径、或/和角度纹路的完整的印花辊轮，很明显制作菲涅尔透镜的适应性差、效率较低。

发明内容

本发明的实施例提供一种线性菲涅尔透镜的制作设备及制作工艺，能够解决加工难度大、成本高、加工周期长的技术问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种线性菲涅尔透镜的制作设备，包括辊轮或印压模，还包括传输装置、加温室、纹路成型室和冷却系统；

所述辊轮为分片式辊轮，由多个辊轮分片共轴线的组装在一起生成的辊轮，所述辊轮分片为圆形片状结构，所述辊轮分片的侧边为斜面设置；

所述印压模为分片式印压模，由多个印压分片组装在一起生成的柱状体，所述印压分片为多边形片状体，所述印压分片的至少一个边缘处为斜面设置；

所述分片式辊轮或分片式印压模置于所述纹路成型室内；

所述冷却系统布置在所述传输装置上。

进一步的，所述辊轮分片和所述印压分片均由钢板制成。

进一步的，所述印压分片为正方形片状体，其四个边缘均为斜面设置。

进一步的，所述印压分片的四个边角处为圆角设置。

进一步的，还包括导热运送夹板，所述菲涅尔透镜板料放在所述导热运送夹板上，并随所述导热运送夹板同步在所述传输装置上运动；所述导热运送夹板在带动所述菲涅尔透镜板料的运动过程中与所述冷却系统接触连接。

进一步的，所述冷却系统包括冷却槽，所述冷却槽设在所述传送装置与所述导热运送夹板之间。

进一步的，所述传输装置为链条传输装置、皮带传输装置或齿条传输装置。

一种线性菲涅尔透镜的制作工艺，利用上述线性菲涅尔透镜的制作设备；

所述线性菲涅尔透镜的制作工艺流程依次为：装料、预热加温、纹路成型和冷却；

所述装料：将待加工的菲涅尔透镜板料准备好，并放置在所述传输装置的始端；

所述预热加温：通过所述传输装置将准备好的所述菲涅尔透镜板料运送到加温室内，然后，对所述菲涅尔透镜板料进行预热加温，使所述菲涅尔透镜板料的待成型表面达到其软化温度，为其后续的纹路成型做准备；

所述纹路成型：通过所述传输装置将预热加温后的所述菲涅尔透镜板料运送到所述纹路成型室内，然后，利用所述分片式辊轮或所述分片式印压模对所述菲涅尔透镜板料进行辊压或印压成型，以生成所需的具有一定纹路的线性菲涅尔透镜；

所述冷却：通过所述传输装置将已经成型的线性菲涅尔透镜运送出所述成型室外，并对所述线性菲涅尔透镜进行冷却，并固定所述线性菲涅尔透镜上的纹路。

进一步的，刚刚成型的所述线性菲涅尔透镜的冷却方式为风冷；

进一步的，在所述线性菲涅尔透镜纹路成型前，需对所述分片式辊轮或所述分片式印压模进行预热。

本发明实施例提供的线性菲涅尔透镜的制作设备及制作工艺中，用来压制线性菲涅尔透镜纹路的部件为分片式结构的辊轮或印压模，此种分片式结构的辊轮或印压模的生产十分简单，只需将硬质板材制成圆形片状结构或多边形片状结构，然后将圆形片状分片或多边形状分片的边缘加工成符合线性菲涅尔透镜纹路要求的一定角度的斜面，再将相应的圆形片状分片组装在一起制成辊轮，或将多边形片状分片组装在一起制成印压模，多个辊轮分片或印压分片边缘的角度构成反向的菲涅尔纹路，进而对菲涅尔透镜板料进行压制成型后即可得到所需要的线性菲涅尔纹路。由此可知，分片式辊轮或分片式印压模具有加工难度低、成本低、周期短和易维护的优点，只需单独修理或重新加工出现问题的单个分片就可以了，维护方便。

附图说明

图1为本发明实施例线性菲涅尔透镜的其中一种光线汇聚方式；

图2为本发明实施例线性菲涅尔透镜的另一种光线汇聚方式；

图3为本发明实施例制作线性菲涅尔透镜的辊轮分解示意图；

图4为本发明实施例制作线性菲涅尔透镜的辊轮组装后的结构示意图；

图5为本发明实施例制作线性菲涅尔透镜的印压模的分解示意图；

图6为本发明实施例制作线性菲涅尔透镜的印压模组装后的结构示意图；

图7为本发明实施例利用分片式辊轮制作线性菲涅尔透镜的制作设备及制作工艺示意图；

图8为本发明实施例利用分片式印压模制作线性菲涅尔透镜的制作设备及制作工艺示意图。

其中，1、辊轮分片，1′、印压分片，2、纹路成型室、3、加温室，4、菲涅尔透镜板料，5、导热运送夹板，6、冷却系统，7、传输装置。A—装料段，B—预热加温段，C—纹路成型段，D—冷却段，F—风冷。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例线性菲涅尔透镜的制作设备及制作工艺进行详细描述。

本发明实施例是利用线性菲涅尔透镜聚光原理，将平行光汇聚成具有一定宽度的直线，如图1、图2所示，此种结构的菲涅尔透镜可以用来制作太阳能电池；下面列举制作此种线性菲涅尔透镜的设备及工艺流程的实施例。

实施例一

本实施例是一种线性菲涅尔透镜的制作设备，如图7所示，包括辊轮、传输装置7、加温室3、纹路成型室2和冷却系统6；其中，辊轮为分片式辊轮，由多个辊轮分片1共轴线的组装在一起生成，如图3和图4所示，辊轮分片1为圆形片状结构，辊轮分片1的侧边为斜面设置。分片式辊轮置于纹路成型室2内；冷却系统6布置在传输装置7上。

此种分片式辊轮的生产十分简单，只需将硬质板材制成圆形片状结构，然后将圆形片状分片的边缘加工成符合线性菲涅尔透镜纹路要求的一定角度的斜面，再将相应的圆形片状的辊轮分片1组装在一起制成辊轮，如图4所示，进而对线性菲涅尔透镜板料4进行压制成型后，即可得到所需要的线性菲涅尔纹路，由此可知，分片式辊轮具有加工难度低、成本低和周期短的优点，只需单独修理或重新加工出现问题的单个分片就可以了，维护方便。另外，由于分片式辊轮是由多个辊轮分片1组合而成，故分片式辊轮可以由不同长度尺寸、侧边斜面组合成不同种类的辊轮样式，例如：半边辊轮、完整辊轮、或1.5边辊轮等，故分片式辊轮的适应性极强。

本实施例中，辊轮分片1采用常见的钢板制成。

在线性菲涅尔透镜的制作过程中，需要将菲涅尔透镜板料4的待成型面预热到软化温度，而其非加工面需要是平整的平面。由于菲涅尔透镜板料4的厚度比较薄，热传递很快，为了防止在菲涅尔透镜板料4预热加温过程中使其非加工面变形，可将菲涅尔透镜板料4放在一导热运送夹板5，菲涅尔透镜板料4随导热运送夹板5同步在传输装置7上运动；导热运送夹板5在带动菲涅尔透镜板料4的运动过程中与冷却系统6接触连接，由于导热运送夹板5的导热性能好，则可以通过导热运送夹板5将菲涅尔透镜板料4下表面的热量时刻传递给冷却系统6，菲涅尔透镜板料4的非成型面尽量保持恒温，例如，室温，从而使其非加工面始终保持平面，保证了线性菲涅尔透镜的加工质量。

本实施例中的冷却系统6包括有冷却槽，冷却槽设在传送装置7与导热运送夹板5之间，例如，将冷却槽设在导热运送夹板5上，或将冷却槽设在传送装置7的上表面，冷却槽内通有冷却介质，例如，冷却水或冷空气等。传输装置7为链条传输装置、皮带传输装置或齿条传输装置。

辊轮分片的斜面极易容易加工，例如：切削，所生成的角度能满足各种角度的要求，尤其能够加工成一体辊轮很难加工的尖角，故其适应性极强，且能加工出高质量、高精度的线性菲涅尔透镜纹路。

实施例二

本实施例是一种线性菲涅尔透镜的制作设备，包括印压模、传输装置7、加温室3、纹路成型室2和冷却系统6；印压模为分片式印压模，由多个印压分片1′组装在一起生成的柱状体，印压分片1′为多边形片状体，印压分片1′的至少一个边缘处为斜面设置；分片式印压模置于纹路成型室2内；冷却系统6布置在传输装置7上，如图5、图6和图8所示。

本发明实施例提供的线性菲涅尔透镜的制作设备，只需将硬质板材制成多边形片状结构，然后将多边形状分片的边缘加工成符合线性菲涅尔透镜纹路要求的一定角度的斜面，再将多边形片状印压分片1′组装在一起制成分片式印压模，由于集合而成的印压模上，多个印压分片边缘的角度构成反向的菲涅尔纹路，进而对菲涅尔透镜板料4进行压制成型后，即可得到所需要的线性菲涅尔纹路。由此可知，分片式印压模具有加工难度低、成本低和周期短的优点，只需单独修理或重新加工出现问题的单个分片就可以了，维护方便。由于分片式印压模是由多个印压分片1′组合而成，因此可以由不同长度尺寸、边缘不同斜面角度组合成不同样式的分片式印压模，例如：半边辊轮，完整辊轮，或者1.5边辊轮等。在压制线性菲涅尔透镜的纹路时，由于分片式印压模与菲涅尔透镜板材的接触面积较大，故当两者的接触时间较长(时间可调)时，能压印处高质量的线性菲涅尔透镜。

印压分片1′由常见的钢板制成。

本实施例中的印压分片1′为正方形片状体，其四个边缘均为斜面设置，可通过切削工艺制成。印压分片1′的四个边角处为圆角设置，在印压菲涅尔透镜的线性纹路时，印压分片1′四个边角处的圆角不具有任何功能，即是不与菲涅尔透镜板料接触的，此种结构设置是因为分片式印压模加温工作时，其四角处的温度降低特别明显，故将印压分片1′(薄钢片)的四角加工成圆角弧度，并将其边缘加工成所需的倾斜角度。

本实施例还设有导热运送夹板5，其设置目的等同于实施例一，在此不再赘述，同样，菲涅尔透镜板料4放在导热运送夹板5上，并随导热运送夹板5同步在传输装置7上运动；导热运送夹板5在带动菲涅尔透镜板料4的运动过程中与冷却系统6接触连接。

冷却系统6包括冷却槽，冷却槽设在传送装置7与导热运送夹板5之间。传输装置7为链条传输装置、皮带传输装置或齿条传输装置。

印压分片1′的斜面极易容易加工，例如：切削，所生成的角度能满足各种角度的要求，尤其能够加工成一体印压模上很难加工的尖角，故其适应性极强，且能加工出高质量、高精度的线性菲涅尔透镜纹路。

实施例三

本实施例是一种线性菲涅尔透镜的制作工艺，利用上述实施例一中的线性菲涅尔透镜的制作设备；

线性菲涅尔透镜的制作工艺流程依次为：装料、预热加温、纹路成型和冷却；

装料：将待加工的菲涅尔透镜板料4准备好，并放置在传输装置7的始端；

预热加温：通过传输装置7将准备好的菲涅尔透镜板料4运送到加温室3内，然后，对菲涅尔透镜板料4进行预热加温，使菲涅尔透镜板料4的待成型表面达到其软化温度，为其后续的纹路成型做准备；

纹路成型：通过传输装置7将预热加温后的菲涅尔透镜板料4运送到纹路成型室3内，然后，利用实施例一中的分片式辊轮对菲涅尔透镜板料4进行辊压成型，以生成所需的具有一定纹路的线性菲涅尔透镜；

冷却：通过传输装置7将已经成型的线性菲涅尔透镜运送出成型室外，并对线性菲涅尔透镜进行冷却，并固定线性菲涅尔透镜上的纹路。

本实施例中，刚刚成型的线性菲涅尔透镜的冷却方式为风冷。

在线性菲涅尔透镜纹路成型前，需对辊轮进行预热。

具体工作过程为：首先，将菲涅尔透镜板料4固定在导热运送夹板5上，导热运送夹5在传动装置7的传动作用下将菲涅尔透镜板料4运送到加温室3进行预热加温；此时，电源开启，对菲涅尔透镜板料4进行加温，同时监控温度，使得菲涅尔透镜板料4的上表面到达软化温度，在导热运送夹板5及冷却槽的作用下，使菲涅尔透镜板料4的下表面始终保持恒温，例如：室温，并且保持平面状态；而后，导热运送夹板5将加温后的菲涅尔透镜板料4送入到纹路成型室2内；此时，分片式辊轮已经加温，然后分片式辊轮对菲涅尔透镜板料4进行辊压，则在菲涅尔透镜板料4的上表面形成菲涅尔线性纹路，压制成线性菲涅尔透镜；随后，导热运送夹板5将成型后的线性菲涅尔透镜输送到风冷段，使之降温并固定条纹；最后，人工将成品线性菲涅尔透镜和导热运送夹板5分别取下。

另外，当其中一个菲涅尔透镜板料4进入加温室3时，在传输装置7的始端放置又一菲涅尔透镜板料4在导热运送夹板5上，由此实现线性菲涅尔透镜的连续制作。

实施例四

本实施例是一种线性菲涅尔透镜的制作工艺，利用上述实施例二中的线性菲涅尔透镜的制作设备；

线性菲涅尔透镜的制作工艺流程依次为：装料、预热加温、纹路成型和冷却；

装料：将待加工的菲涅尔透镜板料4准备好，并放置在传输装置7的始端；

预热加温：通过传输装置7将准备好的菲涅尔透镜板料4运送到加温室3内，然后，对菲涅尔透镜板料4进行预热加温，使菲涅尔透镜板料4的待成型表面达到其软化温度，为其后续的纹路成型做准备；

纹路成型：通过传输装置7将预热加温后的菲涅尔透镜板料4运送到纹路成型室2内，然后，利用实施例二中的印压模对透镜板料进行印压成型，以生成所需的具有一定纹路的线性菲涅尔透镜；

冷却：通过传输装置7将已经成型的线性菲涅尔透镜运送出纹路成型室2外，并对线性菲涅尔透镜进行冷却，并固定线性菲涅尔透镜上的纹路。

本实施例中，刚刚成型的线性菲涅尔透镜的冷却方式为风冷。在线性菲涅尔透镜纹路成型前，需对辊轮或印压模进行预热。

具体工作过程为：首先，将菲涅尔透镜板料4固定在导热运送夹板5上，导热运送夹5在传动装置7的传动作用下将菲涅尔透镜板料4运送到加温室3进行预热加温；此时，电源开启，对菲涅尔透镜板料4进行加温，同时监控温度，使得菲涅尔透镜板料4的上表面到达软化温度，在导热运送夹板及冷却槽的作用下，使菲涅尔透镜板料4的下表面始终保持恒温，例如：室温，并且保持平面状态；而后，导热运送夹板5将加温后的菲涅尔透镜板料4送入纹路成型室2中；此时，分片式印压模已经加温，然后此分片式印压模对菲涅尔透镜板料4进行印压，则在菲涅尔透镜板料4的上表面形成菲涅尔线性纹路，成为线性菲涅尔透镜；随后，导热运送夹板5将成型后的线性菲涅尔透镜输送到风冷段，使之降温并固定条纹；最后，人工将线性菲涅尔透镜和导热运送夹板5分别取下。

另外，当其中一个菲涅尔透镜板料4进入加温室3时，在传输装置7的始端放置又一菲涅尔透镜板料4在导热运送夹板5上，由此实现线性菲涅尔透镜的连续制作。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种线性菲涅尔透镜的制作设备，包括辊轮或印压模，其特征在于：还包括传输装置、加温室、纹路成型室和冷却系统；

所述辊轮为分片式辊轮，由多个辊轮分片共轴线的组装在一起生成的辊轮，所述辊轮分片为圆形片状结构，所述辊轮分片的侧边为斜面设置；

所述印压模为分片式印压模，由多个印压分片组装在一起生成的柱状体，所述印压分片为多边形片状体，所述印压分片的至少一个边缘处为斜面设置；

所述分片式辊轮或分片式印压模置于所述纹路成型室内；

所述冷却系统布置在所述传输装置上。

2.根据权利要求1所述的线性菲涅尔透镜的制作设备，其特征在于，所述辊轮分片和所述印压分片均由钢板制成。

3.根据权利要求1所述的线性菲涅尔透镜的制作设备，其特征在于，所述印压分片为正方形片状体，其四个边缘均为斜面设置。

4.根据权利要求3所述的线性菲涅尔透镜的制作设备，其特征在于，所述印压分片的四个边角处为圆角设置。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的线性菲涅尔透镜的制作设备，其特征在于，还包括导热运送夹板，将菲涅尔透镜板料放在所述导热运送夹板上，并随所述导热运送夹板同步在所述传输装置上运动；所述导热运送夹板在带动所述菲涅尔透镜板料的运动过程中与所述冷却系统接触连接。

6.根据权利要求5所述的线性菲涅尔透镜的制作设备，其特征在于，所述冷却系统包括冷却槽，所述冷却槽设在所述传送装置与所述导热运送夹板之间。

7.根据权利要求1所述的线性菲涅尔透镜的制作工艺，其特征在于，所述传输装置为链条传输装置、皮带传输装置或齿条传输装置。

8.一种线性菲涅尔透镜的制作工艺，其特征在于，利用如权利要求1-7任意一项所述的线性菲涅尔透镜的制作设备；

所述线性菲涅尔透镜的制作工艺流程依次为：装料、预热加温、纹路成型和冷却；

所述装料：将待加工的菲涅尔透镜板料准备好，并放置在所述传输装置的始端；

所述预热加温：通过所述传输装置将准备好的所述菲涅尔透镜板料运送到加温室内，然后，对所述菲涅尔透镜板料进行预热加温，使所述菲涅尔透镜板料的待成型表面达到其软化温度，为其后续的纹路成型做准备；

所述纹路成型：通过所述传输装置将预热加温后的所述菲涅尔透镜板料运送到所述纹路成型室内，然后，利用所述分片式辊轮或所述分片式印压模对所述菲涅尔透镜板料进行辊压或印压成型，以生成所需的具有一定纹路的线性菲涅尔透镜；

所述冷却：通过所述传输装置将已经成型的线性菲涅尔透镜运送出所述纹路成型室外，并对所述线性菲涅尔透镜进行冷却，并固定所述线性菲涅尔透镜上的纹路。

9.根据权利要求8所述的线性菲涅尔透镜的制作工艺，其特征在于，刚刚成型的所述线性菲涅尔透镜的冷却方式为风冷。

10.根据权利要求8所述的线性菲涅尔透镜的制作工艺，其特征在于，在所述线性菲涅尔透镜纹路成型前，需对所述分片式辊轮或分片式印压模进行预热。