CN112408758B - 一种石英管扩管装置 - Google Patents

Abstract

一种石英管扩管装置，包括床身、设置在床身上用于夹紧石英管两端的卡盘和扩管机构，所述扩管机构包括用于承托石英管的托轮和升降机构，还包括电动驱动机构和传动机构，所述升降机构设于托轮下方的床身上，所述升降机构通过传动机构与电动驱动机构连接，所述电动驱动机构从床身外部驱动升降机构带动托轮升降。本发明具有如下有益效果：（1）通过设置外置驱动机构避免高温对驱动机构性能的影响；（2）扩管机构高度调节精度高；（3）通过设置活动式电机避免扩管机构的移动受限；（4）通过设置内外冷却槽保证托轮降温效果，扩管效果好；（5）自动化控制准确度高、适用面广，能够为多型号石英管提供扩管质量保障。

Description

一种石英管扩管装置

技术领域

本发明涉及石英加工技术领域，尤其涉及一种石英管扩管装置。

背景技术

石英玻璃具有高硬度、高纯度、热膨胀系数低和电绝缘等一系列特性，故其加工工艺要求十分严苛，尤其精烧扩管工艺绝大多数为传统的人工操作，精烧合格率和效率普遍偏低，且对作业人员的技能水平要求较高。目前市场上存在半自动扩管机，包括床身、设置在床身的夹紧转动机构，床身上设有可升降的扩管机构，通过夹紧转动机构夹紧石英管，粗调石英管轴心位置，扩管机构缓慢上升，接触石英管底部后，设置接触位置为零位，然后下降需要扩管的尺寸高度，打开扩管设备动力开关，石英管转动，石英管在焊枪加热下软化，石英管在离心力的作用下逐渐外扩，直到接触扩管机构后移开焊枪，石英管直径固定，完成扩管。现有的扩管机高度通常通过手动调节，精度差，而另一部分电动调节的高度调节机构通常设置在扩管机构上，而扩管机构又通常设置在床身上，由于石英扩管的环境温度通常在1000℃以上，而高温对高度调节机构的性能易造成极大的影响，降低使用寿命，影响调节精度。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种石英管扩管装置”，其公开号CN207552165U，包括用于夹持并旋转石英管的左卡头和右卡头、对所述石英管加热的可移动设置的喷灯、用于控制所述石英管周径并与所述喷灯同步移动的托轮、对所述托轮进行冷却处理的冷却槽，在所述托轮下方两侧设置有轴向平行于所述托轮的两个滚柱，所述托轮两端面处设置有用于限定所述托轮位置的挡板，所述滚柱两端位于所述挡板内。该实用新型的托轮和冷却槽通过高度调节机构调节，其不足之处是，高度调节机构为手动，调节精度低，且高温环境下人工难以操作。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的石英管扩管高度调节精度低，高度调节机构易受高温影响，扩管效果差的问题，提供一种石英管扩管装置，高度调节精度高，避免高度调节机构受到高温影响，扩管效果好。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种石英管扩管装置，包括床身、设置在床身上用于夹紧石英管两端的卡盘和扩管机构，所述扩管机构包括用于承托石英管的托轮和升降机构，还包括电动驱动机构和传动机构，所述升降机构设于托轮下方的床身上，所述升降机构通过传动机构与电动驱动机构连接，所述电动驱动机构从床身外部驱动升降机构带动托轮升降。

本发明的特点在于将原本与高度升降机构一同设置在床身上的驱动机构单独分离外置，将电动驱动机构设置在远离床身的外侧，通过传动机构的传动控制升降机构升降，从而带动托轮升降，而电动驱动机构由于远离床身的高温环境，避免了高温对电动驱动机构的影响，防止驱动机构受到损坏，工作人员也只需在远离床身的外部操作控制升降机构，调节托轮高度。电动驱动调节精度高，保证扩管效果。

作为优选，所述传动机构包括连杆和设置在连杆两端的万向节，所述电动驱动机构上活动连接有驱动电机，所述驱动电机输出端通过万向节与连杆一端转动连接，所述连杆另一端通过万向节转动连接有调节丝杆，所述调节丝杆通过正反转调节升降机构升降。

驱动电机转动带动连杆正反转，从而带动调节丝杆正反转，从而调节升降机构高度，由于石英管长度通常较长，需要分段扩管，因此需要移动扩管机构，在扩管机构移动的同时，连杆也会随之移动，如果此时驱动电机的位置固定，则扩管机构的移动也会因此被限定，因此通过设置万向节方便随时调节连杆位置，同时将驱动电机活动设置在电动驱动机构上，避免扩管机构的移动受限。

作为优选，所述电动驱动机构上设有第一导轨，所述第一导轨上滑动连接有连接板，所述连接板上设有与第一导轨垂直的第二导轨，所述第二导轨上滑动连接有安装板，所述驱动电机固定在安装板上。

扩管机构移动的同时在连杆的传动下带动另一端的驱动电机移动，驱动电机可与安装板一起在第二导轨上移动，同时可以与连接板一起在第一导轨上移动，驱动电机移动范围广。

作为优选，所述升降机构包括若干四连杆机构和底座，四连杆机构一组对角所在的两端分别与托轮和底座连接，若干四连杆机构之间通过连接杆联动，所述调节丝杆与连接杆螺纹连接，所述底座与床身沿石英管长度方向滑动连接。

四连杆机构整体呈菱形设置，菱形顶端和底端分别与托轮和底座铰接，底座和托轮之间设有多组四连杆机构，相邻两个菱形侧端之间通过连接杆连接，调节丝杆正反转，带动四连杆机构同步伸缩，改变底座和托轮之间的高度，从而调节托轮的高度。

作为优选，所述底座上设有高度调节柱，所述高度调节柱包括两个螺纹套接的柱体。

由于无法保证床身的扩管机构的水平度，通过设置高度调节柱微调扩管机构高度，保证扩管精度。

作为优选，还包括冷却水槽，所述托轮转动设置在冷却水槽中，所述冷却水槽设置在升降机构上。

由于扩管时石英管温度极高，通过与温度较低的托轮接触，对石英管进行冷却凝固，冷却水槽中蓄水，用于保持托轮表面温度始终在较低的值，避免托轮温度过高与石英管粘连，托轮在转动过程中与水槽中的水接触对表面进行降温。

作为优选，所述冷却水槽包括内槽和套设在内槽外的外槽，所述托轮转动设置在内槽中，所述内槽侧壁上设有连通外槽的第一通孔，所述托轮上设有与第一通孔对应且连通内槽的第二通孔，所述托轮通过旋转切换内槽和外槽的连通状态。

对某些尺寸较大的石英管进行扩管时，扩管时间长，而冷却水槽中的蓄水有限，随着时间推移，水槽中的水温会逐渐升高，从而影响冷凝效果，通过设置外槽，在外槽中注入冰水，随着托轮滚动，当第一通孔与第二通孔对准时，外槽中的冰水从第一通孔和第二通孔注入内槽，降低水温，冰水间隙式注入内槽，控制注水速度，从而控制降温速度，保证加工后期水温仍能保持在较低水平。

作为优选，所述托轮由石墨制成。

石墨托轮性能稳定，润滑性能好，不易对石英产品造成损坏。

作为优选，所述驱动电机为伺服电机，驱动电机通过控制器参数化控制。

自动化程度高，调整方便，精度高。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）通过设置外置驱动机构避免高温对驱动机构性能的影响；（2）扩管机构高度调节精度高；（3）通过设置活动式电机避免扩管机构的移动受限；（4）通过设置内外冷却槽保证托轮降温效果，扩管效果好；（5）自动化控制准确度高、适用面广，能够为多型号石英管提供扩管质量保障。

附图说明

图1是本发明实施例1的一种结构示意图。

图2是本发明实施例1扩管机构的一种结构示意图。

图3是本发明实施例1另一角度的结构示意图。

图4是实施例2的冷却水槽的一种结构示意图。

图中：1、窗扇，11、卡盘，2、托轮，21、第二通孔，22、调节板，3、升降机构，31、高度调节柱，32、连接杆，33、四连杆机构，34、底板，4、电动驱动机构，41、驱动电机，42、第一导轨，43、连接板，44、第二导轨，45、安装板，5、传动机构，51、连杆，52、万向节，6、冷却水槽，61、内槽，611、第一通孔，62、外槽，7、石英管。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1、图2所示的实施例1中，一种石英管扩管装置，包括床身1、设置在床身1上用于夹紧石英管两端的卡盘11和扩管机构，卡盘11为三爪卡盘，扩管机构包括用于承托石英管7的托轮2、冷却水槽6、升降机构3和焊枪（图中未示处），托轮2由石墨制成，托轮2转动设置在冷却水槽6内，托轮2轴线与石英管7轴线平行且设置在石英管7的正下方，冷却水槽6底部设有升降机构3，升降机构3底部滑动连接在床身1上，升降机构3可沿石英管7长度方向移动。

如图2所示，升降机构3包括四个四连杆机构33、底板34和四个高度调节柱31，四连杆机构33为菱形结构，四连杆机构33顶部角所在端与冷却水槽6底部铰接，底部角所在端与底板34铰接，沿石英管7长度方向上的相邻两个四连杆机构33之间通过铰接在侧角的连接杆32联动，升降机构共设有四个连接杆32，四个连接杆32中部均设有螺孔，四个螺孔处于同一直线上。底板34底部设有高度调节柱31，高度调节柱31包括两个螺纹套接的柱体，高度调节柱31底部设有与床身1滑动连接的底座（图中未示出）。

如图1、图3所示，还包括电动驱动机构4和传动机构5，升降机构3通过传动机构5与电动驱动机构4连接，电动驱动机构4从床身1外部驱动升降机构3带动托轮2升降。电动驱动机构4上设有水平的第一导轨42，第一导轨42上滑动连接有连接板43，连接板43上设有与第一导轨42垂直的第二导轨44，第二导轨44上滑动连接有安装板45，驱动电机41固定在安装板45上，驱动电机41为伺服电机。电动驱动机构4上还设有控制器，用于控制驱动电机41以及升降机构3的移动。传动机构5包括连杆51和设置在连杆51两端的万向节52，驱动电机41输出端通过万向节52与连杆51一端转动连接，连杆51另一端通过万向节52转动连接有调节丝杆53，调节丝杆53与连接杆32上的螺孔螺纹连接。

扩管步骤如下：在冷却水槽中注入冷水，打开三爪卡盘，把待扩管的石英管穿过三爪卡盘，夹紧石英管两端，粗调石英管轴心位置，控制驱动电机正转，带动连杆正转，从而带动调节丝杆正转，调节丝杆向内推动四连杆机构，四连杆机构收缩上抬，高精度扩管机构缓慢上升，托轮接触石英管底端后，设置接触位置为零位，然后控制驱动电机反转并带动四连杆机构外扩下降，扩管机构下降，下降需要扩管的尺寸高度，打开扩管设备动力开关，石英管在焊枪加热下软化，三爪卡盘在旋转主轴驱动下同步转动，石英管在离心力作用下逐渐扩大，接触托轮表面后移开焊枪，托轮在石英管的带动下转动，并对石英管进行冷凝，托轮通过接触冷水降温。完成该部分扩管后，移动扩管机构，对石英管整体完成扩管。在移动扩管机构的过程中，扩管机构带动调节丝杆、连杆以及驱动电机移动，由于驱动电机在水平及竖直方向上均可移动，不会对扩管机构的移动及升降带来限制，同时由于驱动电机及控制器远离床身的高温环境，避免高温对其带来不良影响。实际生产过程中可在床身和电动驱动机构之间设置隔热钣金，并在隔热钣金上设置供连杆通过的通孔。

实施例2

如图3所示的实施例2中，一种石英管扩管装置，其结构与实施例1大致相同，区别在于冷却水槽6包括内槽61和套设在内槽61外的外槽62，托轮2转动设置在内槽61中，内槽61侧壁上设有连通外槽62的第一通孔611，托轮2转轴两端向外延伸，转轴上设有与托轮本体间隔设置的调节板22，调节板22上设有与第一通孔611对应且连通内槽61的第二通孔21，托轮2通过旋转切换内槽61和外槽62的连通状态。

扩管时，在内槽中注入冷水，在外槽中注入冰水，冰水上表面应高于第一通孔，石英管在卡盘带动下旋转，石英管与托轮接触时带动托轮旋转，托轮旋转时一方面通过不断与内槽中的冷水接触降温，而冷水也在不断接触中逐渐升温，另一方面，外槽中的冰水由于不与托轮接触，升温较慢，在旋转过程中第一通孔与第二通孔间隙性地连通，外槽中的冰水从两个通孔中注入内槽，对内槽中的水进行持续降温，同时间歇性连通不会使冰水注入过快，保证扩管后期仍有冰水可对内槽降温，保证托轮对石英管的冷凝效果。

Claims (7)

1.一种石英管扩管装置，包括床身（1）、设置在床身（1）上用于夹紧石英管两端的卡盘（11）和扩管机构，所述扩管机构包括用于承托石英管的托轮（2）和升降机构（3），其特征是，还包括电动驱动机构（4）和传动机构（5），所述升降机构（3）设于托轮（2）下方的床身（1）上，所述升降机构（3）通过传动机构（5）与电动驱动机构（4）连接，所述电动驱动机构（4）从床身（1）外部驱动升降机构（3）带动托轮（2）升降；所述传动机构（5）包括连杆（51）和设置在连杆（51）两端的万向节（52），所述电动驱动机构（4）上活动连接有驱动电机（41），所述驱动电机（41）输出端通过万向节（52）与连杆（51）一端转动连接，所述连杆（51）另一端通过万向节（52）转动连接有调节丝杆（53），所述调节丝杆（53）通过正反转调节升降机构（3）升降；所述升降机构（3）包括若干四连杆机构（33）和底座，所述底座上设有高度调节柱（31），所述高度调节柱（31）包括两个螺纹套接的柱体。

2.根据权利要求1所述的一种石英管扩管装置，其特征是，所述电动驱动机构（4）上设有第一导轨（42），所述第一导轨（42）上滑动连接有连接板（43），所述连接板（43）上设有与第一导轨（42）垂直的第二导轨（44），所述第二导轨（44）上滑动连接有安装板（45），所述驱动电机（41）固定在安装板（45）上。

3.根据权利要求1所述的一种石英管扩管装置，其特征是，四连杆机构（33）一组对角所在的两端分别与托轮（2）和底座连接，若干四连杆机构（33）之间通过连接杆（32）联动，所述调节丝杆（53）与连接杆（32）螺纹连接，所述底座与床身（1）沿石英管长度方向滑动连接。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种石英管扩管装置，其特征是，还包括冷却水槽（6），所述托轮（2）转动设置在冷却水槽（6）中，所述冷却水槽（6）设置在升降机构（3）上。

5.根据权利要求4所述的一种石英管扩管装置，其特征是，所述冷却水槽（6）包括内槽（61）和套设在内槽（61）外的外槽（62），所述托轮（2）转动设置在内槽（61）中，所述内槽（61）侧壁上设有连通外槽（62）的第一通孔（611），所述托轮（2）上设有与第一通孔（611）对应且连通内槽（61）的第二通孔（21），所述托轮（2）通过旋转切换内槽（61）和外槽（62）的连通状态。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种石英管扩管装置，其特征是，所述托轮（2）由石墨制成。

7.根据权利要求1所述的一种石英管扩管装置，其特征是，所述驱动电机（41）为伺服电机，驱动电机（41）通过控制器参数化控制。

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