CN204848635U - 石英玻璃制砣机 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种石英玻璃制砣机，涉及机械设备领域，主要目的在于提高制砣机制备出的石英玻璃的光学均匀性。主要采用的技术方案为：石英玻璃制砣机，包括底座、升降座、第一滑座、第一驱动装置、第二滑座、第二驱动装置和主轴。升降座，可升降地设置在底座上；第一滑座设置在升降座上；第一驱动装置的输出端与第一滑座驱动连接，用于驱动第一滑座在升降座上沿第一轨迹直线运动；第二滑座设置在第一滑座上；第二驱动装置的输出端与第二滑座驱动连接，用于驱动第二滑座在第一滑座上沿第二轨迹直线运动；第二轨迹的方向与第一轨迹的方向垂直；主轴，可转动地竖直设置在第二滑座上，主轴上设有用于安装石英玻璃的沉积基底的连接部。

Description

石英玻璃制砣机

技术领域

本实用新型涉及机械设备技术领域，特别是涉及一种石英玻璃制砣机。

背景技术

石英玻璃具有特殊的光谱透过性能，热膨胀系数低、耐高温、耐激光损伤、耐射线辐照、耐化学腐蚀，在太阳能半导体工业、超大规模集成电路光刻、激光工程、航天工业等领域均具有不可替代的应用优势。随着各领域光学系统对石英玻璃尺寸和光学均匀性要求的不断提高，研制大尺寸、高均匀石英玻璃的需求剧增。

石英玻璃的光学均匀性直接影响光学系统的成像质量。用光学均匀性数值及分布图可表征材料内部折射率不均匀的程度。若玻璃存在光学不均匀，则光通过介质后会产生相位差，可导致光学系统无法实现预期功能，甚至无法工作。

石英玻璃制砣机是石英玻璃生产的关键设备，其结构及性能直接影响石英玻璃的尺寸和光学均匀性。合成石英玻璃是以含硅前驱体(通常采用SiCl₄)为原料,在氢氧焰中发生水解或氧化反应生成SiO₂纳米颗粒，沉积并熔融于石英玻璃基底表面制备而成。

现有技术中公开了一种合成石英玻璃的制砣机，它由上至下依次设置有驱动电机、主轴箱、立柱及底座。在立柱内垂设有滚珠丝杠，该滚珠丝杠的顶端与主轴箱连接，底端固定有轴承座。滚珠丝杠上套设有升降座，升降座上设置有主轴和主轴电机。主轴电机与主轴驱动连接，以驱动主轴转动。主轴上设置有用于安装外部沉积基底的连接部，合成石英玻璃的熔制过程在沉积基底上进行。

在实现上述技术方案的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：(1)现有制砣机的立柱会对连接在主轴上的沉积基底的大小产生约束，由于沉积基底的大小受立柱的限制，使得沉积基底可熔制成形的玻璃直径也受限，从而无法制备出大尺寸的石英玻璃。(2)现有制砣机仅具备沿Z轴方向升降和绕Z轴旋转的功能，导致沉积面较小，合成出的石英玻璃结构不均匀，光学均匀性较差。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种石英玻璃制砣机，主要目的在于提高制砣机制备出的石英玻璃的光学均匀性。

为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：

本实用新型的实施例提供一种石英玻璃制砣机，包括：

底座；

升降座，可升降地设置在所述底座上；

第一滑座，设置在所述升降座上；

第一驱动装置，其输出端与所述第一滑座驱动连接，用于驱动所述第一滑座在所述升降座上沿第一轨迹直线运动；

第二滑座，设置在所述第一滑座上；

第二驱动装置，其输出端与所述第二滑座驱动连接，用于驱动所述第二滑座在所述第一滑座上沿第二轨迹直线运动；所述第二轨迹的方向与所述第一轨迹的方向垂直；

主轴，可转动地竖直设置在所述第二滑座上，所述主轴上设有连接部，所述连接部用于安装制备石英玻璃的沉积基底。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的石英玻璃制砣机，其中，所述第一驱动装置包括：

第一平移丝杠，可转动地设置在升降座上；

第一平移电机，设置在所述升降座上，其输出端与所述第一平移丝杠驱动连接，用于驱动所述第一平移丝杠转动；

其中，所述第一滑座套设在所述第一平移丝杠的外壁上，且与所述第一平移丝杠螺纹连接，所述第一平移丝杠形成所述的第一轨迹。

前述的石英玻璃制砣机，其中，

所述升降座上设有第一轴承座；

所述第一平移丝杠的一端插入所述第一轴承座的轴孔内；

所述第一平移电机包括第一输出轴，所述第一输出轴作为所述第一平移电机的输出端；

所述第一平移丝杠的另一端通过联轴器与所述第一输出轴连接。

前述的石英玻璃制砣机，还包括：

第一直线滑轨，设置在所述升降座上，所述第一直线滑轨的方向与所述第一轨迹的方向平行；

其中，所述第一滑座与所述第一直线滑轨的滑块连接。

前述的石英玻璃制砣机，其中，

所述第一直线滑轨的数量为偶数个，偶数个所述第一直线滑轨对称设置在所述第一平移丝杠的两侧。

前述的石英玻璃制砣机，其中，所述第二驱动装置包括：

第二平移丝杠，可转动地设置在第一滑座上；

第二平移电机，设置在所述第一滑座上，其输出端与所述第二平移丝杠驱动连接，用于驱动所述第二平移丝杠转动；

其中，所述第二滑座套设在所述第二平移丝杠的外壁上，且与所述第二平移丝杠螺纹连接，所述第二平移丝杠形成所述的第二轨迹。

前述的石英玻璃制砣机，其中，

所述第一滑座上设有第二轴承座；

所述第二平移丝杠的一端插入所述第二轴承座的轴孔内；

所述第二平移电机包括第二输出轴，所述第二输出轴作为所述第二平移电机的输出端；

所述第二平移丝杠的另一端通过联轴器与所述第二输出轴连接。

前述的石英玻璃制砣机，还包括：

第二直线滑轨，设置在所述升降座上，所述第二直线滑轨的方向与所述第二轨迹的方向平行；

其中，所述第二滑座与所述第二直线滑轨的滑块连接。

前述的石英玻璃制砣机，其中，

所述第二直线滑轨的数量为偶数个，偶数个所述第二直线滑轨对称设置在所述第二平移丝杠的两侧。

前述的石英玻璃制砣机，还包括：

重量传感器，设置在所述升降座上，用于感应所述第一滑座上的重量并反馈石英玻璃的生长重量。

借由上述技术方案，本实用新型石英玻璃制砣机至少具有以下有益效果：

在本实用新型实施例提供的技术方案中，由于第一驱动装置可以驱动第一滑座在升降座上沿第一轨迹直线运动，第二驱动装置可以驱动第二滑座在第一滑座上沿第二轨迹直线运动，又因为主轴可转动地竖直设置在第二滑座上，从而主轴既可以通过升降座升降运动，又可以通过第一滑座沿第一轨迹直线运动，又可以通过第二滑座沿第二轨迹直线运动，又可以转动，进而使与主轴连接的沉积基底也可沿相应的方向进行运动，沉积基底的沉积面扩大，合成石英玻璃熔制过程中SiO₂颗粒分布更均匀，温度场也分布更均匀，使得制备出的石英玻璃产品的光学均匀性较佳。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型的一实施例提供的一种石英玻璃制砣机的结构示意图；

图2是本实用新型的一实施例提供的一种石英玻璃制砣机的升降座与第一滑座的相对位置关系图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

如图1和图2所示，本实用新型的一个实施例提出的一种石英玻璃制砣机，包括底座1、升降座8、第一滑座91、第一驱动装置、第二滑座92、第二驱动装置和主轴17。升降座8可升降地设置在底座1上。第一滑座91设置在升降座8上。第一驱动装置的输出端与第一滑座91驱动连接，用于驱动第一滑座91在升降座8上沿第一轨迹直线运动。第二滑座92设置在第一滑座91上。第二驱动装置的输出端与第二滑座92驱动连接，用于驱动第二滑座92在第一滑座91上沿第二轨迹直线运动。第二轨迹的方向与第一轨迹的方向垂直。主轴17可转动地竖直设置在第二滑座92上，主轴17上设有用于安装石英玻璃的沉积基底的连接部18。

在上述实施例中，可以定义第一轨迹的方向为X轴方向，第二轨迹的方向为Y轴方向，升降的方向为Z轴方向。X轴方向、Y轴方向和Z轴方向三者相互垂直。

由于第一驱动装置可以驱动第一滑座91在升降座8上沿第一轨迹直线运动，第二驱动装置可以驱动第二滑座92在第一滑座91上沿第二轨迹直线运动，又因为主轴17可转动地竖直设置在第二滑座92上，从而主轴17既可以通过升降座8升降运动，又可以通过第一滑座91沿第一轨迹直线运动，又可以通过第二滑座92沿第二轨迹直线运动，又可以转动，进而使与主轴17连接的沉积基底可沿X-Y-Z轴移动，并绕Z轴旋转，沉积基底的沉积面扩大，SiO2颗粒分布更均匀，温度场也分布更均匀，使得制备出的石英玻璃产品的光学均匀性较佳。其中，通过本实用新型实施例石英玻璃制砣机合成的石英玻璃的光学均匀性由1×10^-5提高到(2～5)×10^-6。

这里需要说明的是：为了实现上述的主轴17可转动地竖直设置在第二滑座92上的目的，本实用新型实施例可以提供如下的实施方式：如图1所示，第二滑座92上可以设置主轴箱12，该主轴箱12上可以设置蜗轮蜗杆减速机(图中未标示)和旋转电机13。该蜗轮蜗杆减速机包括输入端和输出端，旋转电机13的输出端与蜗轮蜗杆减速机的输入端驱动连接，蜗轮蜗杆减速机的输出端与主轴17驱动连接，以驱动主轴17转动。其中，主轴箱12上可以设置有注油孔15、泄油孔16和油位器14，以便于对主轴箱12内部机构进行润滑。

这里需要说明的是：上述的连接部18可以为卡盘等，用于石英玻璃的沉积基底可以安装在该卡盘上。

具体在实施时，如图2所示，前述的第一驱动装置可以包括第一平移丝杠28和第一平移电机10。第一平移丝杠28可转动地设置在升降座8上。第一平移电机10设置在升降座8上。第一平移电机10的输出端与第一平移丝杠28驱动连接，用于驱动第一平移丝杠28转动。前述的第一滑座91套设在第一平移丝杠28的外壁上，且与第一平移丝杠28螺纹连接，第一平移丝杠28形成前述的第一轨迹。在本实施例中，第一滑座91和第一平移丝杠28相互配合，且构成丝杠螺母副结构。第一平移电机10驱动第一平移丝杠28转动时，第一滑座91沿第一平移丝杠28移动。

当然，在一个替代的实施例中，前述的第一驱动装置也可以不包括第一平移丝杠28和第一平移电机10。在该替代的实施例中，第一驱动装置可以包括第一驱动缸，第一驱动缸可以为液压缸或气压缸等。第一驱动缸的输出轴与第一滑座91连接，以驱动第一滑座91沿第一轨迹直线运动，该第一轨迹为第一驱动缸的输出轴的伸缩方向。其中，第一驱动装置的具体结构可以根据用户的实际需求设置，只要保证第一驱动装置可以驱动第一滑座91在升降座8上沿第一轨迹直线运动即可。

这里需要补充的是：如图2所示，本实用新型实施例的石英玻璃制砣机还可以包括第一直线滑轨30。该第一直线滑轨30设置在升降座8上，第一直线滑轨30的方向与第一轨迹的方向平行。第一滑座91与第一直线滑轨30的滑块连接。该第一直线滑轨30可以辅助第一平移丝杠28对第一滑座91提供支撑和导向，使第一滑座91能够运行地更加平稳。优选的，第一直线滑轨30的数量可以为偶数个，该偶数个第一直线滑轨30关于第一平移丝杠28对称设置，以进一步对第一滑座91提供支撑和导向。

为了实现前述第一平移丝杠28可转动地设置在升降座8上的目的，本实用新型实施例提供如下的实施方式：升降座8上设有第一轴承座(图中未标示)。第一平移丝杠28的一端插入第一轴承座的轴孔内。第一平移电机10包括第一输出轴，第一输出轴作为第一平移电机10的输出端。第一平移丝杠28的另一端通过联轴器与第一输出轴连接。在本实施例中，第一轴承座可以为第一平移丝杠28提供支撑，使第一平移丝杠28能够相对升降座8转动。其中，第一轴承座的具体结构为现有技术中的常用技术，可以根据需要在现有技术中进行选取，在此不再赘述。

具体在实施时，如图2所示，前述的第二驱动装置可以包括第二平移丝杠29和第二平移电机11。第二平移丝杠29可转动地设置在第一滑座91上。第二平移电机11设置在第一滑座91上。第二平移电机11的输出端与第二平移丝杠29驱动连接，用于驱动第二平移丝杠29转动。第二滑座92套设在第二平移丝杠29的外壁上，且与第二平移丝杠29螺纹连接。具体地，第二滑座92通过螺母座32套设在第二平移丝杠29上，且与第二平移丝杠29螺纹连接。第二平移丝杠29形成前述的第二轨迹。在本实施例中，第二滑座92和第二平移丝杠29相互配合，且构成丝杠螺母副结构。第二平移电机11驱动第二平移丝杠29转动时，第二滑座92沿第二平移丝杠29移动。

当然，在一个替代的实施例中，前述的第二驱动装置也可以不包括第二平移丝杠29和第二平移电机11。在该替代的实施例中，第二驱动装置可以包括第二驱动缸，第二驱动缸可以为液压缸或气压缸等。第二驱动缸的输出轴与第二滑座92连接，以驱动第二滑座92沿第二轨迹直线运动，该第二轨迹为第二驱动缸的输出轴的伸缩方向。其中，第二驱动装置的具体结构可以根据用户的实际需求设置，只要保证第二驱动装置可以驱动第二滑座92在升降座8上沿第二轨迹直线运动即可。

这里需要补充的是：如图2所示，本实用新型实施例的石英玻璃制砣机还可以包括第二直线滑轨31。该第二直线滑轨31设置在第一滑座91上，第二直线滑轨31的方向与第二轨迹的方向平行。第二滑座92与第二直线滑轨31的滑块连接。该第二直线滑轨31可以辅助第二平移丝杠29对第二滑座92提供支撑和导向，使第二滑座92能够运行地更加平稳。优选的，第二直线滑轨31的数量可以为偶数个，该偶数个第二直线滑轨31关于第二平移丝杠29对称设置，以进二步对第二滑座92提供支撑和导向。

为了实现前述第二平移丝杠29可转动地设置在第一滑座91上的目的，本实用新型实施例提供如下的实施方式：如图2所示，第一滑座91上设有第二轴承座33。第二平移丝杠29的一端插入第二轴承座33的轴孔内。第二平移电机11包括第二输出轴，第二输出轴作为第二平移电机11的输出端。第二平移丝杠29的另一端通过联轴器与第二输出轴连接。在本实施例中，第二轴承座33可以为第二平移丝杠29提供支撑，使第二平移丝杠29能够相对第一滑座91转动。其中，第二轴承座33的具体结构为现有技术中的常用技术，可以根据需要在现有技术中进行选取，在此不再赘述。

具体在实施时，如图1所示，本实用新型实施例的石英玻璃制砣机还可以包括重量传感器40。重量传感器40设置在升降座8上，重量传感器40可以感应第一滑座91上的重量并输出信号。该重量传感器40可以实时地对第一滑座91上的沉积基底内的石英玻璃产品进行重量监控，以方便用户对石英玻璃产品的状态进行控制。

进一步的，上述的重量传感器40的数量可以为四个，该四个重量传感器均布在第一滑座91的四个边角处。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种石英玻璃制砣机，其特征在于，包括：

底座；

升降座，可升降地设置在所述底座上；

第一滑座，设置在所述升降座上；

第一驱动装置，其输出端与所述第一滑座驱动连接，用于驱动所述第一滑座在所述升降座上沿第一轨迹直线运动；

第二滑座，设置在所述第一滑座上；

第二驱动装置，其输出端与所述第二滑座驱动连接，用于驱动所述第二滑座在所述第一滑座上沿第二轨迹直线运动；所述第二轨迹的方向与所述第一轨迹的方向垂直；

主轴，可转动地竖直设置在所述第二滑座上，所述主轴上设有连接部，所述连接部用于安装制备石英玻璃的沉积基底。

2.如权利要求1所述的石英玻璃制砣机，其特征在于，所述第一驱动装置包括：

第一平移丝杠，可转动地设置在所述升降座上；

第一平移电机，设置在所述升降座上，其输出端与所述第一平移丝杠驱动连接，用于驱动所述第一平移丝杠转动；

其中，所述第一滑座套设在所述第一平移丝杠的外壁上，且与所述第一平移丝杠螺纹连接，所述第一平移丝杠形成所述的第一轨迹。

3.如权利要求2所述的石英玻璃制砣机，其特征在于，

所述升降座上设有第一轴承座；

所述第一平移丝杠的一端插入所述第一轴承座的轴孔内；

所述第一平移电机包括第一输出轴，所述第一输出轴作为所述第一平移电机的输出端；

所述第一平移丝杠的另一端通过联轴器与所述第一输出轴连接。

4.如权利要求2或3所述的石英玻璃制砣机，其特征在于，还包括：

第一直线滑轨，设置在所述升降座上，所述第一直线滑轨的方向与所述第一轨迹的方向平行；

其中，所述第一滑座与所述第一直线滑轨的滑块连接。

5.如权利要求4所述的石英玻璃制砣机，其特征在于，

所述第一直线滑轨的数量为偶数个，偶数个所述第一直线滑轨对称设置在所述第一平移丝杠的两侧。

6.如权利要求1至3和5中任一项所述的石英玻璃制砣机，其特征在于，所述第二驱动装置包括：

第二平移丝杠，可转动地设置在所述第一滑座上；

第二平移电机，设置在所述第一滑座上，其输出端与所述第二平移丝杠驱动连接，用于驱动所述第二平移丝杠转动；

其中，所述第二滑座套设在所述第二平移丝杠的外壁上，且与所述第二平移丝杠螺纹连接，所述第二平移丝杠形成所述的第二轨迹。

7.如权利要求6所述的石英玻璃制砣机，其特征在于，

所述第一滑座上设有第二轴承座；

所述第二平移丝杠的一端插入所述第二轴承座的轴孔内；

所述第二平移电机包括第二输出轴，所述第二输出轴作为所述第二平移电机的输出端；

所述第二平移丝杠的另一端通过联轴器与所述第二输出轴连接。

8.如权利要求6所述的石英玻璃制砣机，其特征在于，还包括：

第二直线滑轨，设置在所述升降座上，所述第二直线滑轨的方向与所述第二轨迹的方向平行；

其中，所述第二滑座与所述第二直线滑轨的滑块连接。

9.如权利要求8所述的石英玻璃制砣机，其特征在于，

所述第二直线滑轨的数量为偶数个，偶数个所述第二直线滑轨对称设置在所述第二平移丝杠的两侧。

10.如权利要求1至3、5、7至9中任一项所述的石英玻璃制砣机，其特征在于，还包括：

重量传感器，设置在所述升降座上，用于感应所述第一滑座上的重量并反馈石英玻璃产品的生长重量。