CN111574031B - 一种光学玻璃精密模压生产装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学玻璃精密模压生产装置，属于光学玻璃精密模压技术领域。它主要是解决目前精密模压需预型体光学冷加工而存在加工周期长、玻璃材料利用率低、工艺复杂和整体成本高的问题。它的主要特征是：预型体成型控制部腔内设有发热控温系统和预型体滑道，预型体滑道上设有出气方向倾斜向上的惰性气体入口管；精密模压机腔内仅设有接料工位、压型工位和水冷工位；漏料装置下端漏料口伸入预型体成型控制部腔内，并位于预型体滑道上端的接料口上方；预型体滑道下端的预型体出口伸入精密模压机腔内，并位于接料工位上方。本发明具有无需预型体光学冷加工的特点，适合各类光学玻璃精密模压，特别适合高Tf（软化点）玻璃的精密模压。

Description

一种光学玻璃精密模压生产装置
技术领域
本发明属于光学玻璃精密模压技术领域，具体涉及一种光学玻璃精密模压生产装置。该生产装置可将熔融的玻璃液滴入精密模压模具中，直接压制出球面及非球面光学元件，该生产装置可以实现球面及非球面光学元件的批量化生产。
背景技术
近年来，安防、监控、数码相机、手机等领域的迅速发展，市场对各类产品更轻、更小需求下，非球面透镜受到了光学设计者的青睐。
传统的非球面透镜生产，首先要制造玻璃熔炼生产、预型体光学冷加工（玻璃切割、粗磨、精磨、抛光、外圆加工等复杂的工序）、精密模压成型。这种制造方法加工周期长、玻璃材料利用率低、工艺复杂、整体成本高。
专利CN106116116B中公开了一种光学精密非球面玻璃模压成型设备，该设备模具部位有加热装置来实现精密模压生产，设备电能消耗大，增加了生产成本。
专利CN109250895A中公开了光学玻璃非球面透镜成型制造方法及其模具，但其预型体加工成本高，增加了生产成本。
发明内容
本发明提供一种新型光学玻璃精密模压生产装置，集玻璃熔炼和精密模压为一体，能够实现光学玻璃球面和非球面镜片的模压生产。
本发明的技术解决方案是：一种光学玻璃精密模压生产装置，包含玻璃熔炼部、预型体成型控制部和精密模压机，所述玻璃熔炼部由玻璃熔炉和漏料装置组成，其特征在于：所述预型体成型控制部腔内设有发热控温系统和预型体滑道，预型体滑道上设有出气方向倾斜向上的惰性气体入口管；所述精密模压机腔内仅设有接料工位、压型工位和水冷工位；所述漏料装置下端漏料口伸入预型体成型控制部腔内，并位于预型体滑道上端的接料口上方；所述预型体滑道下端的预型体出口伸入精密模压机腔内，并位于接料工位上方。生产时，玻璃熔炼部生产的玻璃液通过漏料装置控制流速和体积大小滴入或剪切落入预型体成型控制部预型体滑道中，惰性气体入口管通入惰性气体使玻璃预型体处于悬浮状态，通过温度控制系统调节滴下的预型体温度，惰性气体通入切断后预型体落入预型体滑道中，滚入精密模压机的模具中，精密模压机开始运行模压成球面镜片或非球面镜片，反复进行即可连续生产。
本发明的技术解决方案中所述的漏料装置采用电流控温的加热装置；所述发热控温系统采用辐射或热传导的加热方式，其发热部位环形均布在接料口的周围。
本发明的技术解决方案中所述的接料口呈上大下小的漏斗形，接料口以下的预型体滑道包括上段的直立主管道和下段的弯管或其他延长性管道。
本发明的技术解决方案中所述的惰性气体入口管与垂直方向的夹角为25-70°。
本发明的技术解决方案中所述的压型工位包括一个以上压力递减的压型工位；所述水冷工位包括一个以上的水冷工位。
本发明的技术解决方案中所述的预型体成型控制部采用密封腔体，并设有抽真空接口和惰性气体接入接口。
本发明的技术解决方案中所述的预型体滑道的下段为螺旋形弯管。
本发明具有以下有益效果：熔炼炉出来的玻璃，直接进入精密模压设备，成型为非球面镜片，去除传统生产工艺中的玻璃条料切割、坯料加工以及抛光等预型体加工工序，玻璃利用率高、成本低；精密模压机不安装预型体预热模块直接模压，能耗低、精密模压机结构简单、模具寿命提高；可解决预型体因二次加热容易产生表面疵病问题，产品光洁度有保障。
附图说明
为了更清楚说明本发明实施中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单介绍。
图1是本发明一种新型的光学玻璃精密模压生产装置结构示意图。
图2是本发明惰性气体入口管与预型体滑道的位置示意图。
1-玻璃熔炼部
11-玻璃熔炉
12-漏料装置
13-漏料口
2-预型体成型控制部
21-温度控制系统
22-预型体滑道
221-接料口
222-惰性气体入口管
223-预型体出口
3-精密模压机
31-模具。
具体实施方式
如图1所示，提供一种光学玻璃精密模压生产装置，玻璃熔炼部1由玻璃熔炉11和漏料装置12组成；预型体成型控制部2位于漏料装置12下方，漏料口13位于预型体成型控制部2腔内；精密模压机3位于预型体控成型控制部2下方，通过预型体成型控制部2预型体滑道22相连。生产时，玻璃熔炼部1生产的玻璃液通过漏料装置12控制流速和体积大小滴入或剪切落入预型体成型控制部2预型体滑道22中，惰性气体入口管222通入惰性气体使玻璃预型体处于悬浮状态，通过温度控制系统21调节温度调节滴下的预型体温度，断气后预型体落入预型体滑道22中，滚入精密模压机3的模具31中，精密模压机3开始运行模压成球面镜片或非球面镜片，反复进行即可连续生产。
漏料装置12采用电流控温的加热装置。光学玻璃在玻璃熔炼部1熔解充分，生产时，玻璃液通过漏料装置12流出，漏料装置12通入电流加热控制流出玻璃液的温度，漏料装置12的管径可以根据玻璃液的黏度及出料速度设计。
通过调节漏料装置12的电流，控制玻璃液的温度，可保证玻璃液流速和体积的一致性，通过玻璃液的自重滴入或剪切的方式，玻璃液滴入预型体成型控制部2预型体滑道22。
预型体成型控制部2腔内设有发热控温系统21和预型体滑道22。预型体成型控制部2采用密封腔体，并设有抽真空接口和惰性气体接入接口。预型体成型控制部2腔体内为洁净环境，优选为千级无尘环境，可以达到防止空气中的灰尘或其他异物落入的目的。
发热控温系统21采用辐射或热传导的加热方式，其发热部位环形均布在接料口221的四周，可以实现玻璃液四周受热均匀。温度控制系统21的作用是控制滴下的预型体温度，使预型体进入精密模压机3之前，温度处于适合压型温度，成型温度设计为玻璃Ts以上5~50℃。温度控制系统的精度±2℃。
接料口221以下的预型体滑道22包括上段的直立主管道和下段的弯管或其他延长性管道。预型体滑道22主管道以下部分，采用弯管道或延长性管道设计，该设计可以减缓预型体落入滑道后的速度，起到预型体下落缓冲作用，确保预型体通过预型体出口223精准落入模具31的中心而不发生偏离，弯管的设计优选螺旋形弯管设计。
惰性气体入口管222从预型体成型控制部2与精密模压机3之间的预型体滑道22主管道接入，通入惰性气体使玻璃预型体处于悬浮状态，惰性气体的作用是静止玻璃液，同时防止玻璃液接触空气氧化。从生产制造成本考虑，N2制造容易，成本低，是该发明优选的惰性气体。
惰性气体入口管222的出气方向倾斜向上，与预型体滑道22夹角小于90°，最优设计为25-70°，见图2 ，这种设计保证气体集中朝上喷出。
惰性气体通入切断动作指令来源于温度控制系统21中温度监控系统的反馈，当监控玻璃预型体的温度达到工艺设定值的时候或根据工艺设计需要延时5~200秒，发出切断动作指令，惰性气体通入切断，预型体落入预型体滑道22。
接料口221呈上大下小的漏斗形或喇叭状但不限于喇叭状，该形状的主要功能是保证接住滴下玻璃液的准确性。
精密模压机3腔内仅设有接料工位、压型工位和水冷工位，不安装预型体预热模块，落入模具31的预型体可以直接模压。压型工位包括一个以上压力递减的压型工位，水冷工位包括一个以上的水冷工位。由于不加入预热模块，可以简化设备成型工位的设计。精密模压机3不安装预型体预热模块，生产过程中电能消耗低，也避免了模具的反复升温降温产生的疲劳损坏，其寿命大幅提高，特别适合高Tf（软化点）玻璃。该成型方式可解决预型体因二次加热容易产生表面疵病问题，产品光洁度更容易达成。相对于常规模压机的升温预热成型再降温的模式，精密模压机3无需升温预热，生产制造时间大幅缩短。
实施例一
生产一种直径15mm，中心厚度5mm，镜片重量1.68g的D-K9非球面光学玻璃，该玻璃Tg497℃，Ts552℃。按D-K9光学玻璃的熔炼方法在玻璃熔炉1中熔炼玻璃液，对漏料装置12通入电流，控制漏料口13的温度为580℃，该玻璃牌号的成型黏度大，通过剪切的方式，滴入1.68g左右的玻璃液到达预型体成型控制部2，此时惰性气体入口管222与预型体滑道22连接处夹角为30°且方向朝上，通入99.999%纯度的N2，玻璃液悬浮在预型体成型控制部2，温度控制系统21设定560℃温度调节滴下的预型体温度，1分钟后惰性气体入口管222关闭惰性气体的输入，玻璃预型体进入预型体滑道22中且预型体滑道22采用弯管的设计方式，并到达精密模压机3的模具31中，该模具口径为20mm，碳化钨材质，成型面镀Pt-Ir贵金属膜，模具31上下模合模，并通过传动装置，进入压型部位，整个模压机为密闭惰性气体氛围，整个模压工位无加升温加热模块，第一工位压力为200kgf，第二工位压力100kgf，第三工位压力50kgf，第四工位压力0kgf或不施加压力，后续第五、六、七为水冷部位，保证玻璃的温度迅速降至室温，模压机是运行设定周期为90秒（每90秒搬送一次）。经过约10分钟，镜片被机械手取出，模压结束。
实施例二
生产一种直径10mm，中心厚度3mm，镜片重量0.75g的D-ZLaF851非球面光学玻璃，该玻璃Tg619℃，Ts655℃。按D- ZLaF851光学玻璃的熔炼方法在玻璃熔炉1中熔炼玻璃液，对漏料装置12通入电流，控制漏料口13的温度为660℃，改玻璃牌号的成型黏度小，通过自重的方式，滴入0.75g左右的玻璃液到达预型体成型控制部2，此时惰性气体入口管222与预型体滑道22连接处夹角为60°且方向朝上，通入99.999%纯度N2，玻璃液悬浮在预型体成型控制部2，温度控制系统21设定620℃温度调节滴下的预型体温度，1分钟后惰性气体入口管222关闭惰性气体的输入，玻璃预型体进入预型体滑道22中且滑道22采用螺旋管的设计方式，并到达精密模压机3的模具31中，该模具口径为15mm，碳化钨材质，成型面镀Pt-Ir贵金属膜，模具31上下模合模，并通过传动装置，进入压型部位，整个模压机为密闭惰性气体氛围，整个模压工位无加升温加热模块，第一工位压力为150kgf，第二工位压力98kgf，第三工位压力50kgf，第四工位不施加压力，后续第五、六、七为水冷部位，保证玻璃的温度迅速降至室温，模压机是运行设定周期为60秒（每60秒搬送一次）。经过约7分钟，镜片被机械手取出，模压结束。
实施例三
生产一种直径8mm，中心厚度2.5mm，镜片重量0.46g的红外硫系IRG206非球面光学玻璃，该玻璃Tg185℃，Ts216℃。按IRG206光学玻璃的熔炼方法在玻璃熔炉1中熔炼玻璃液，对漏料装置12通入电流，控制漏料口13的温度为2230℃，改玻璃牌号的成型黏度大，通过剪切的方式，滴入0.46g左右的玻璃液到达预型体成型控制部2，此时惰性气体入口管222与预型体滑道22连接处夹角为45°且方向朝上，通入99.999%纯度N2，玻璃液悬浮在预型体成型控制部2，温度控制系统21设定220℃温度调节滴下的预型体温度，1分钟后惰性气体入口管222关闭惰性气体的输入，玻璃预型体进入预型体滑道22中且滑道22采用螺旋管的设计方式，并到达精密模压机3的模具31中，该模具口径为12mm，碳化钨材质，成型面镀DLC膜，模具31上下模合模，并通过传动装置，进入压型部位，整个模压机为密闭惰性气体氛围，整个模压工位无加升温加热模块，第一工位压力为200kgf，第二工位压力100kgf，第三工位压力50kgf，第四工位不施加压力，后续第五、六、七为水冷部位，保证玻璃的温度迅速降至室温，模压机是运行设定周期为50秒（每50秒搬送一次）。经过约6分钟，镜片被机械手取出，模压结束。

Claims (6)

1.一种光学玻璃精密模压生产装置，该装置包含玻璃熔炼部（1）、预型体成型控制部（2）和精密模压机（3），所述玻璃熔炼部（1）由玻璃熔炉（11）和漏料装置（12）组成，其特征在于：所述预型体成型控制部（2）采用密封腔体，并设有抽真空接口和\或惰性气体接入接口，腔内设有发热控温系统（21）和预型体滑道（22），预型体滑道（22）上设有出气方向倾斜向上的惰性气体入口管（222）；所述精密模压机（3）腔内仅设有接料工位、压型工位和水冷工位；所述漏料装置（12）下端漏料口（13）伸入预型体成型控制部（2）腔内，并位于预型体滑道（22）上端的接料口（221）上方；所述发热控温系统（21）的发热部位环形均布在接料口（221）的周围；惰性气体入口管（222）通入惰性气体使玻璃预型体处于悬浮状态，通过发热控温系统（21）调节滴下的玻璃预型体温度，断气后玻璃预型体落入预型体滑道（22）中；所述预型体滑道（22）下端的预型体出口（223）伸入精密模压机（3）腔内，并位于接料工位上方。
2.根据权利要求1所述的一种光学玻璃精密模压生产装置，其特征在于：所述的漏料装置（12）采用电流控温的加热装置；所述发热控温系统（21）采用辐射或热传导的加热方式，其发热部位环形均布在接料口（221）的周围。
3.根据权利要求1或2所述的一种光学玻璃精密模压生产装置，其特征在于：所述的接料口（221）呈上大下小的漏斗形，接料口（221）以下的预型体滑道（22）包括上段的直立主管道和下段的弯管或其他延长性管道。
4.根据权利要求1或2所述的一种光学玻璃精密模压生产装置，其特征在于：所述的惰性气体入口管（222）与垂直方向的夹角为25-70°。
5.根据权利要求1或2所述的一种光学玻璃精密模压生产装置，其特征在于：所述的压型工位包括一个以上压力递减的压型工位；所述水冷工位包括一个以上的水冷工位。
6.根据权利要求3所述的一种光学玻璃精密模压生产装置，其特征在于：所述的预型体滑道（22）的下段为螺旋形弯管。
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