CN111559851A - 一种光学玻璃方形坯料制备装置及坯料制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的名称为一种光学玻璃方形坯料制备装置及坯料制备方法。属于光学玻璃熔炼一次成型技术领域。它主要是解决现有光学元件毛坯材料需从条料分切而存在浪费材料和影响加工效率的问题。它的主要特征是：包含成型模具、模具降温装置、牵引机、压切机和退火炉；所述成型模具的槽宽为待加工方形坯料宽度的整数倍；所述压切机安装在退火炉内部，压切机上设有按待加工方形坯料宽度和长度分切的纵向压断刀片和横向压断刀片。本发明能够在光学玻璃生产环节制造出二次压型或冷加工可直接使用的方形坯料，免去大块分切工序和大量减少切割料废，提高二次压型或冷加工的生产效率。本发明适用于冕类、火石类、重钡火石及部分镧系玻璃的一次成型。

Description

一种光学玻璃方形坯料制备装置及坯料制备方法
技术领域
本发明属于光学玻璃熔炼一次成型技术领域。具体涉及一种用于光学玻璃一次成型直接制成小型长方体坯料的制备装置及制备方法，主要用于光学玻璃熔炼的一次成型工序。
背景技术
光学玻璃板料通常截面积尺寸为120mm×8mm以上，长度方向可以在100~500mm范围内任意截断，其作为光学元件的毛坯材料，通过两种方式加工成光学元件毛坯：一种是分切成小块通过二次压型制成光学元件毛坯，另一种是切成小块通过研磨等冷加工方法制成光学元件毛坯。总之光学玻璃板料进一步加工成光学元件毛坯时都要先分切成所需形状的小型块料，而且一些特殊的光学元件毛坯，必须通过冷加工来制作，比如三棱柱类型的产品。
光学玻璃板料不能制成体积更小的块料是受到了成型技术的限制，熔炼时成型的玻璃板料截面积越小，同等出料量情况下需要的牵引前进速度就越快，玻璃在模具内凝固定型难度就越大，外观尺寸和内部条纹质量都难以保证。假设能够将玻璃成型出截面形状很小的块料，对于后期工序就会免去大块分切的工序，会大大提高生产效率，切割料废也会大量减少。基于这个原因，本发明提供一种优化的光学玻璃成型装置，能将玻璃制成截面积更小的方块，最小可以达到30mm×30mm×10mm的小块，直接用做二次压型毛坯或者冷加工毛坯。
本发明提供一种光学玻璃方形坯料的制备装置和制备方法，能够在光学玻璃生产时直接制造出尺寸更小的光学玻璃方形坯料，该坯料可以直接用于二次压型生产大型光学元件的毛坯，也可以用做光学元件冷加工的坯料。
发明内容
本发明针对光学玻璃难以直接生产小尺寸块料的问题，设计一种光学玻璃方形坯料制备装置，匹配该发明提供的制备方法，可以实现在光学玻璃生产时制造出小尺寸的方形坯料，提供给冷加工或者二次压型直接使用。
本发明的制备装置的技术解决方案是：一种光学玻璃方形坯料制备装置，其特征在于：包含成型模具、模具降温装置、牵引机、压切机和退火炉；所述成型模具、牵引机和退火炉依次联接；所述成型模具的槽宽为待加工方形坯料宽度的整数倍；所述压切机安装在退火炉内部，压切机上设有按待加工方形坯料宽度分切的纵向压断刀片和按待加工方形坯料长度分切的横向压断刀片。模具降温装置包括水冷、风冷装置，能将玻璃液快速降温定型。成型模具安装在出料管下方，接住出料管流下的玻璃液并初步定型为需要的小尺寸的条料。牵引机设置在模具后面与退火炉之间，能将初步定型的玻璃条料牵引到后面的退火炉网带上，牵引机网带运行的前进速度可调并与退火炉网带速度一致。模具底板、牵引机上部工作面和退火炉网带在同一水平面。压切机通过传动使刀片在退火炉的加热罩内工作，刀片依靠自身较低的温度和下压力量能将玻璃条料炸开切断，分切成需要的长度。
本发明制备装置的技术解决方案中所述的压切机包括主动轴、从动轴、传动链条和压切履带，主动轴由调速电机带动运转，并通过传动链条连接带动从动轴同步运转；压切履带安装在主动轴和从动轴上，压切履带上设置有纵向和横向的压断刀片；所述纵向压断刀片按待加工方形坯料宽度的整数倍减1列间隔设置；所述横向压断刀片按待加工方形坯料长度间隔设置；主动轴和从动轴设置有冷却循环水系统，能对整个轴承进行降温并带走压切履带的部分热量，整个装置通过轴承固定在退火炉上。
本发明制备装置的技术解决方案中所述的退火炉包括含多个不同温度、且可独立控温的加热段的工作腔和传送网带，压切机安装在待加工方形坯料玻璃对应的加热段上；传送网带为运行速度可调的传送网带。退火炉由5~40段组成，每一段都设置有加热装置、热电偶和控温仪表，能独立控温。
本发明制备装置的技术解决方案中所述的成型模具的槽宽为待加工方形坯料的宽度；所述压切机上仅装配纵向压断刀片；所述退火炉包括含从650℃到150℃共15个不同温度、且可独立控温的加热段的工作腔，其中第二段加热段温度为550℃~630℃，压切机安装在第二加热段上。
本发明制备装置的技术解决方案中所述的压切机上设有用于冷却压断刀片的水冷装置，能保证刀片温度不会太高。压切机是通过调速电机带动运转的。压切机的压切履带上装配有压断刀片，能将玻璃条料压断。
本发明制备装置的技术解决方案中所述的成型模具槽宽在10~90mm范围内。
本发明制备装置的技术解决方案中所述的牵引机与玻璃接触部位设有耐高温层，并设有吹风冷却装置。牵引机在工作时连续的与玻璃底部接触，同时配以不连续的与玻璃两侧接触，带动玻璃前进；牵引机的牵引速度可以在需要的范围内调节。
本发明制备装置的技术解决方案中还包括用于承载成型模具和模具降温装置的成型台；所述成型台设有空间位置调节机构及与调节机构连接的承载平台。
本发明制备方法的技术解决方案是：一种光学玻璃方形坯料的制备方法，是基于该发明所述的装置来实现的，其特征在于包含下列步骤：a、窑炉熔炼均化好的玻璃液通过漏料管导流到成型模具内；b、成型模具通过吸收玻璃液表面的热量使玻璃液逐步凝固成型，将玻璃液成型，制成形状一定的玻璃条料；c、牵引机抓住玻璃条料底部和两侧使其向退火炉进口方向运行，将玻璃条料牵引到退火炉内的传送网带上；d、玻璃条料进入具有一定温度的退火炉后，在随着传送网带运行的过程中被压切机切割成需要的长度，制成方形坯料；e、方形坯料在退火炉内继续前进并徐冷，在退火炉出口处被捡起来装盒，成为待检品；f、待检品按照一定的规则抽样检验，完成判定后选出合格品。
本本发明制备方法的技术解决方案还可以是：一种光学玻璃方形坯料的制备方法，其特征在于包含下列步骤：a、窑炉熔炼均化好的玻璃液通过漏料管导流到成型模具内；成型模具的槽宽为待加工方形坯料宽度的整数倍；b、模具降温装置辅助成型模具对玻璃液底部和两侧进行传导降温，通过吸收玻璃液表面的热量使玻璃液逐步凝固，将玻璃液成型，制成所需厚度的玻璃条料；c、玻璃条料被牵引机牵动向退火炉进口方向运行，同时吹风冷却，将玻璃条料牵引到退火炉内的传送网带上； d、玻璃条料进入具有一定温度的退火炉后，在随着传送网带运行到待加工方形坯料玻璃对应的加热段上时被压切机切割成需要的长度，制成方形坯料；水冷装置对压断刀片进行冷却；e、方形坯料在退火炉内前进的同时徐冷，在退火炉出口处降到70℃左右被捡起来装盒，成为待检品；f、待检品按照一定的规则抽样检验，完成判定。
本发明的有益效果是：本发明能够在光学玻璃生产环节制造出二次压型或冷加工可直接使用的方形坯料，免去大块分切工序和大量减少切割料废，提高二次压型或冷加工的生产效率。
附图说明
图1是本发明实施例的光学玻璃方形坯料制备装置示意图。
图2是本发明实施例制备装置的压切机结构示意图。
图1中：01是漏料管，02是成型模具，03是模具降温装置，04是成型台，05是牵引机，06是压切机，07是传送网带，08是退火炉，09是方形坯料，10是横向压断刀片。
图2中：61是主动轴，62是从动轴，63是传动链条，64是冷却水进水管，65是轴承，66是冷却水出水管，67是动力传动齿轮，68是压切履带，压切履带上安装有按待加工方形坯料长度分切的横向压断刀片。
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描述。
实施例如图1所示。本发明提供的一种光学玻璃方形坯料制备装置包括成型模具02、模具降温装置03、成型台04、牵引机05、压切机06和一台徐冷退火炉08，成型模具02、牵引机05和退火炉08依次联接。玻璃窑炉的漏料管01的作用是将玻璃液从窑炉内引出到该装置上。成型模具02包括底板、侧板和成型堵头等结构，为常规结构，只是槽宽为待加工方形坯料的宽度，槽宽也可为待加工方形坯料宽度的整数倍，槽宽在10~90mm内选择。模具降温装置03为成型模具02的常规配套设备，能对模具的底板、侧墙、成型堵头等部位分别降温，将玻璃液制成形状一定的玻璃条料。成型台04设有空间位置调节机构及与调节机构连接的承载平台，为常规结构，成型模具02和模具降温装置03都固定放置在成型台04上面承载平台上，能实现模具升降和移动功能。牵引机05与玻璃接触部位设有耐高温层，并设有吹风冷却装置，安装在模具出口，以调速电机为动力源，运行速度在500mm/分钟以内可调，牵引机05上卡槽能够贴紧玻璃条料底部和两侧，通过摩擦力牵引玻璃条料向指定方向运行。退火炉08包括含多个不同温度、且可独立控温的加热段的工作腔，从650℃到150℃共15个不同温度的加热段，其中第二段加热段温度为630℃，第16~20段在保温罩子内降温段，第21~35段是自然降温段。退火炉08内设置有传送网带07，传送网带07为运行速度可调的传送网带。压切机06包括调速电机、主动轴61、从动轴62、传动链条63、压切履带68，压切机06安装在退火炉08内待加工方形坯料玻璃对应的第二加热段处，压切机06通过传动齿轮67与调速电机连接，带动主动轴61转动，主动轴61通过传动链条63带动从动轴62同步运转，两根轴带动压切履带68运转，压切履带上安装有按待加工方形坯料长度分切的横向压断刀片10，横向压断刀片10按待加工方形坯料长度间隔设置。压切履带上的68上的刀片10还可按待加工方形坯料宽度的整数倍减1列间隔设置纵向压断刀片。压切机06上设有用于冷却压断刀片的水冷装置。压切履带68运转带动横向压断刀片10工作，将退火炉08内正在运行的玻璃条料切断成所需的长度。传送网带07配合牵引机05带动玻璃条料前进。
一种光学玻璃方形坯料制备方法，其特征在于包含下列步骤：
a、窑炉熔炼均化好的玻璃液通过漏料管01导流到成型模具02内；成型模具02的槽宽为待加工方形坯料宽度的整数倍；
b、模具降温装置03辅助成型模具02对玻璃液底部和两侧进行传导降温，通过吸收玻璃液表面的热量使玻璃液逐步凝固，将玻璃液成型，制成所需厚度的玻璃条料；
c、玻璃条料被牵引机05牵动向退火炉进口方向运行，同时吹风冷却，将玻璃条料牵引到退火炉08内的传送网带07上；
d、玻璃条料进入具有一定温度的退火炉08后，在随着传送网带07运行到待加工方形坯料玻璃对应的加热段上时被压切机06切割成需要的长度，制成方形坯料09；水冷装置对压断刀片进行冷却；
e、方形坯料09在退火炉08内前进的同时徐冷，在退火炉08出口处降到70℃左右被捡起来装盒，成为待检品；
f、待检品按照一定的规则抽样检验，完成判定。
结合生产过程实施例对该发明做进一步的说明。
实施例：某牌号光学玻璃，比重为每立方厘米3.66克，玻璃软化温度655℃，窑炉的出料量为每天135升。使用该发明的装置和方法制备光学玻璃方形坯料的过程如下：
均化好的玻璃液通过漏料管01导流到成型模具02内，成型模具02限制玻璃液摊开的宽度为32mm；牵引机05牵引玻璃条料以每分钟346mm的速度拉制，将玻璃液的厚度控制到8.5mm左右。模具降温装置03辅助成型模具02对玻璃液底部和两侧进行传导降温，促进玻璃凝固成条料。玻璃条料被牵引到退火炉08上，随退火炉08的传送网带07同步前进。压切机06安装在退火炉08的第二段处，压切机06被电机带动旋转且转速可调，是为了调整压切机06上安装的横向压断刀片10的切割周期，本实例实施时调整到每分钟切割10.8次，切除的玻璃小块长度是32mm，这样就制成了体积为32×32×8.5mm3的方形坯料09。为了保证玻璃条料在退火炉08内不炸裂，退火炉08以一米为一段分成35段共35m长，前15段是加热段，各段配置热电偶和控温仪表单独控制，温度控制梯度如下表：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
退火炉08第16~35段是自然降温段，16~20段在保温罩子内降温，21段以后传送网带暴露在空气中自然降温，可以根据需要增加风扇吹风辅助降温。

Claims (10)

1.一种光学玻璃方形坯料制备装置，其特征在于：包含成型模具（02）、模具降温装置（03）、牵引机（05）、压切机（06）和退火炉（08）；所述成型模具（02）、牵引机（05）和退火炉（08）依次联接；所述成型模具（02）的槽宽为待加工方形坯料宽度的整数倍；所述压切机（06）安装在退火炉（08）内部，压切机（06）上设有按待加工方形坯料宽度分切的纵向压断刀片和按待加工方形坯料长度分切的横向压断刀片（10）。
2.根据权利要求1所述的一种光学玻璃方形坯料制备装置，其特征在于：所述的压切机（06）包括主动轴（61）、从动轴（62）、传动链条（63）、压切履带（68），主动轴（61）通过齿轮（67）与调速电机连接并通过传动链条（63）带动从动轴（62）同步运转；压切履带（68）安装在主动轴（61）和从动轴（62）上，压切履带（68）上安装有纵向和横向的压断刀片，所述纵向压断刀片按待加工方形坯料宽度的整数倍减1列间隔设置；所述横向压断刀片（10）按待加工方形坯料长度间隔设置。
3.根据权利要求2所述的一种光学玻璃方形坯料制备装置，其特征在于：所述的退火炉（08）包括含多个不同温度、且可独立控温的加热段的工作腔和传送网带（07），压切机（06）安装在待加工方形坯料玻璃对应的加热段上；传送网带（07）为运行速度可调的传送网带。
4.根据权利要求3所述的一种光学玻璃方形坯料制备装置，其特征在于：所述的成型模具（02）的槽宽为待加工方形坯料的宽度；所述压切机（06）上仅装配纵向压断刀片（10）；所述退火炉（08）包括含从650℃到150℃共15个不同温度、且可独立控温的加热段的工作腔，其中第二段加热段温度为550℃~630℃，压切机（06）安装在第二加热段上。
5.根据权利要求2-4任一项所述的一种光学玻璃方形坯料制备装置，其特征在于：所述的压切机（06）上设有用于冷却压断刀片的水冷装置，水冷装置的冷却循环水进水管（64）和出水管（66）设置在主动轴（61）和从动轴（62）上，并通过轴承（65）固定在退火炉上。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种光学玻璃方形坯料制备装置，其特征在于：所述的成型模具（02）槽宽在10~90mm范围内。
7.根据权利要求1-4任一项所述的一种光学玻璃方形坯料制备装置，其特征在于：所述的牵引机（05）与玻璃接触部位设有耐高温层，并设有吹风冷却装置。
8.根据权利要求1-4任一项所述的一种光学玻璃方形坯料制备装置，其特征在于：还包括用于承载成型模具（02）和模具降温装置（03）的成型台（04）；所述成型台（04）设有空间位置调节机构及与调节机构连接的承载平台。
9.一种采用权利要求1所述的光学玻璃方形坯料制备装置制备光学玻璃方形坯料的方法，其特征在于包含下列步骤：
a、窑炉熔炼均化好的玻璃液通过漏料管（01）导流到成型模具（02）内；
b、成型模具（02）通过吸收玻璃液表面的热量使玻璃液逐步凝固，将玻璃液成型，制成形状一定的玻璃条料；
c、玻璃条料被牵引机（05）牵动向退火炉进口方向运行，将玻璃条料牵引到退火炉（08）内的传送网带（07）上；
d、玻璃条料进入具有一定温度的退火炉（08）后，在随着传送网带（07）运行的过程中被压切机（06）切割成需要的长度，制成方形坯料（09）；
e、方形坯料（09）在退火炉（08）内前进的同时徐冷，在退火炉（08）出口处被捡起来装盒，成为待检品；
f、待检品按照一定的规则抽样检验，完成判定。
10.根据权利要求9所述的制备光学玻璃方形坯料的方法，其特征在于包含下列步骤：
a、窑炉熔炼均化好的玻璃液通过漏料管（01）导流到成型模具（02）内；成型模具（02）的槽宽为待加工方形坯料宽度的整数倍；
b、模具降温装置（03）辅助成型模具（02）对玻璃液底部和两侧进行传导降温，通过吸收玻璃液表面的热量使玻璃液逐步凝固，将玻璃液成型，制成所需厚度的玻璃条料；
c、玻璃条料被牵引机（05）牵动向退火炉进口方向运行，同时吹风冷却，将玻璃条料牵引到退火炉（08）内的传送网带（07）上；
d、玻璃条料进入具有一定温度的退火炉（08）后，在随着传送网带（07）运行到待加工方形坯料玻璃对应的加热段上时被压切机（06）切割成需要的长度，制成方形坯料（09）；水冷装置对压断刀片进行冷却；
e、方形坯料（09）在退火炉（08）内前进的同时徐冷，在退火炉（08）出口处降到70℃左右被捡起来装盒，成为待检品；
f、待检品按照一定的规则抽样检验，完成判定。
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