CN219585978U - 一种石英微半球热塑成型加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种石英微半球热塑成型加工装置，包括机架，所述机架上分别设有转台组件、转台电机及火焰喷枪，所述转台组件的顶部安装有成型模具，所述转台电机与转台组件驱动连接，所述转台组件中的气流通道一端与成型模具上的气路相连、另一端连接有主管，所述主管分别连接有一路用于连接到正压的正压管道和一路用于连接到负压的负压管道，所述正压管道上设有进气阀，所述负压管道上设有真空阀。本实用新型可将石英玻璃片作为基材来实现石英微半球热塑成型，而且支持正压吹塑成型、负压真空成型两种模具成型工艺，具有集成度高、功能强大、使用灵活的优点。

Description

一种石英微半球热塑成型加工装置

技术领域

本实用新型属于热塑成型装备，具体涉及一种石英微半球热塑成型加工装置。

背景技术

微半球谐振陀螺是一种基于MEMS工艺实现高精度谐振结构制造，进而实现角速率或角度信号测量的新型振动式陀螺。该技术既有望继承传统半球谐振陀螺高精度、长寿命等优点，又兼具了微型化的技术优势，具有极大的发展潜力。目前，微半球谐振陀螺技术处于起步阶段，对其的研究重点主要集中于高精度谐振结构的制造技术。微半球谐振陀螺制造技术的难点在于谐振结构的成形加工，其目的是提升谐振结构的品质因数、降低频率裂解，同时制造与谐振结构匹配的电极。目前，国内外发展出了各向同性刻蚀与沉积、玻璃热膨胀加工和高温喷灯吹制3种较为成熟的微半球谐振结构加工工艺。当前微半球加工领域的难点：1，部分产品使用低温玻璃作为基材，容易加工，但本身性能难以达到石英材质相关性能要求；2，目前已有设备采用单一负压+模具成型工艺，无法同时满足不同的产品需求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种石英微半球热塑成型加工装置，本实用新型可将石英玻璃片作为基材来实现石英微半球热塑成型，而且支持正压吹塑成型、负压真空成型两种模具成型工艺，具有集成度高、功能强大、使用灵活的优点。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种石英微半球热塑成型加工装置，包括机架，所述机架上分别设有转台组件、转台电机及火焰喷枪，所述转台组件的顶部安装有成型模具，所述转台电机与转台组件驱动连接，所述转台组件中的气流通道一端与成型模具上的气路相连、另一端连接有主管，所述主管分别连接有一路用于连接到正压的正压管道和一路用于连接到负压的负压管道，所述正压管道上设有进气阀，所述负压管道上设有真空阀。

可选地，所述正压管道上设有气压表。

可选地，所述转台组件包括轴管和套设在轴管上的传动盘，所述轴管的顶部设有用于安装成型模具的固定架，所述转台电机与传动盘驱动连接，所述轴管与主管相连通。

可选地，所述机架上设有间距布置的定位轴承、动磁浮密封轴承和静磁浮密封轴承，所述轴管的内腔构成的气流通道，所述轴管一端穿过定位轴承后与成型模具上的气流通道相连、另一端插入布置在动磁浮密封轴承中，所述动磁浮密封轴承和静磁浮密封轴承两者相邻布置以使得两者的内腔连通并保持密封，所述静磁浮密封轴承与主管相连通。

可选地，所述动磁浮密封轴承布置于传动盘的一侧且与传动盘的端面接触并保持密封，所述传动盘的另一侧套设有压紧密封，所述压紧密封与传动盘的外壁过盈配合保持密封，所述压紧密封通过连接件与传动盘的端面相连并保持密封。

可选地，所述成型模具包括上模具和下模具，所述下模具的中部设有用于放置被加工的石英玻璃片的支撑台，所述支撑台的中部设有用于放置石英玻璃片的圆形凹槽，且该圆形凹槽处带有圆形或环形的气路，所述下模具通过连接件安装到转台组件上，所述上模具通过连接件安装到下模具上以将被加工的石英玻璃片夹持在上模具和下模具之间。

可选地，所述上模具采用刚玉、氧化锆或碳化钨制成，所述下模具采用石墨制成。

可选地，所述机架上还设有运动调节机构，所述火焰喷枪安装固定在运动调节机构上，所述运动调节机构为XYZ三轴调节机构。

可选地，所述机架的底部还安装有移动平台，所述移动平台包括平台本体和设于平台本体底部的多个行走轮。

可选地，所述平台本体中设有氢氧发生器和正负压发生装置，所述氢氧发生器的输出端通过管路与火焰喷枪相连，且所述火焰喷枪或者火焰喷枪的管路上设有用于调节火焰大小的燃气阀；所述正负压发生装置为真空泵，所述真空泵的排气端作为正压连接端通过管路与正压管道连通、真空泵的进气端作为负压连接端通过管路与负压管道连通。

和现有技术相比，本实用新型主要具有下述优点：

1、本实用新型的石英微半球热塑成型加工装置的机架上分别设有转台组件、转台电机及火焰喷枪，利用火焰喷枪可对石英玻璃片进行加热，从而可将石英玻璃片作为基材来实现石英微半球热塑成型。

2、本实用新型的石英微半球热塑成型加工装置的转台组件的顶部安装有成型模具，转台电机与转台组件驱动连接，利用转台组件可实现对成型模具以及石英玻璃片的均匀加热，确保石英微半球热塑成型加工质量。

3、本实用新型的石英微半球热塑成型加工装置的转台组件中的气流通道一端与成型模具上的气路相连、另一端连接有主管，主管分别连接有一路用于连接到正压的正压管道和一路用于连接到负压的负压管道，正压管道上设有进气阀，负压管道上设有真空阀，支持正压吹塑成型、负压真空成型两种模具成型工艺，具有集成度高、功能强大、使用灵活的优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中石英微半球热塑成型加工装置的立体结构示意图。

图2为本实用新型实施例一中转台组件部分的剖视结构示意图。

图3为本实用新型实施例一中负压真空成型使用的下模具及其石英微半球的结构示意图。

图4为本实用新型实施例一中正压吹塑成型使用的下模具及其石英微半球的结构示意图。

图5为本实用新型实施例二中石英微半球热塑成型加工装置的立体结构示意图。

图6为本实用新型实施例二中石英微半球热塑成型加工装置的侧视结构示意图。

图例说明：1、机架；11、定位轴承；12、动磁浮密封轴承；13、静磁浮密封轴承；2、转台组件；20、气流通道；21、轴管；22、传动盘；23、固定架；24、压紧密封；3、转台电机；4、火焰喷枪；5、成型模具；51、上模具；52、下模具；521、支撑台；6、主管；61、正压管道；62、负压管道；63、进气阀；64、真空阀；65、气压表；7、运动调节机构；8、移动平台；81、平台本体；82、行走轮；83、氢氧发生器；84、正负压发生装置。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，本实施例石英微半球热塑成型加工装置包括机架1，机架1上分别设有转台组件2、转台电机3及火焰喷枪4，转台组件2的顶部安装有成型模具5，转台电机3与转台组件2驱动连接，转台组件2中的气流通道20一端与成型模具5上的气路相连、另一端连接有主管6，主管6分别连接有一路用于连接到正压的正压管道61和一路用于连接到负压的负压管道62，正压管道61上设有进气阀63，负压管道62上设有真空阀64。本实施例石英微半球热塑成型加工装置采用正负压发生管道共管方案，支持正压吹塑成型、负压真空成型两种模具成型工艺，可以根据半球成型需求自由选择成型工艺，吹制成型出不同的半球产品。而且采用正负压发生管道共管方案的情况下，还可以在负压真空成型后，切换正压来将加工的产品快速从成型模具5中取出。为了便于观察正压管道61中的压力，如图1所示，本实施例中正压管道61上设有气压表65。

转台组件2用于驱动成型模具5，并与静止的主管6实现连通。如图1所示，本实施例的转台组件2包括轴管21和套设在轴管21上的传动盘22，轴管21的顶部设有用于安装成型模具5的固定架23，转台电机3与传动盘22驱动连接，轴管21与主管6相连通。

由于转台组件2是转动的成型模具5、静止的主管6之间的连接部件，为了保证转动的产品旋转成型时具有良好的稳定性和密封性，如图2所示，本实施例中机架1上设有间距布置的定位轴承11、动磁浮密封轴承12和静磁浮密封轴承13，轴管21的内腔构成的气流通道20，轴管21一端穿过定位轴承11后与成型模具5上的气流通道相连、另一端插入布置在动磁浮密封轴承12中，动磁浮密封轴承12和静磁浮密封轴承13两者相邻布置以使得两者的内腔连通并保持密封，静磁浮密封轴承13与主管6相连通。通过定位轴承11、动磁浮密封轴承12和静磁浮密封轴承13三者构成了三轴承结构，从而能够保证静磁浮密封轴承13表面能受到均匀压力，从而保证产品旋转成型时具有良好的稳定性和密封性。

如图2所示，本实施例中动磁浮密封轴承12布置于传动盘22的一侧且与传动盘22的端面接触并保持密封，传动盘22的另一侧套设有压紧密封24，压紧密封24与传动盘22的外壁过盈配合保持密封，压紧密封24通过连接件与传动盘22的端面相连并保持密封，通过上述结构能够提高转台组件2的集成度，并使得密封更加可靠。

参见图2，本实施例中成型模具5包括上模具51和下模具52，下模具52的中部设有用于放置被加工的石英玻璃片的支撑台521，支撑台521的中部设有用于放置石英玻璃片的圆形凹槽，且该圆形凹槽处带有圆形或环形的气路(用于采用正/负压方案对石英微半球产品进行吹制成型)，下模具52通过连接件安装到转台组件2上，上模具51通过连接件(本实施例中具体为四颗螺丝)安装到下模具52上以将被加工的石英玻璃片夹持在上模具51和下模具52之间。

本实施例中，上模具51采用刚玉、氧化锆或碳化钨制成，刚玉、氧化锆或碳化钨具有耐高温且不易氧化的优点，用于初始火焰调制，保护下模具52不被烧毁。下模具52采用石墨制成，石墨内部分布密集均匀毛细管，进行不开孔的负压真空成型时，可通过毛细管进行负压均匀成型，产品表面得到良好保证，具有加工精度高的优点。

毫无疑问，火焰喷枪4可根据需要选择直接或间接安装在机架1上，甚至独立安装在成型模具5的上侧。例如作为一种可选的实施方式，如图1所示，本实施例中机架1上还设有运动调节机构7，火焰喷枪4安装固定在运动调节机构7上，运动调节机构7为XYZ三轴调节机构，本实施例中还包含对应的控制器，用于实现对火焰喷枪4的自动控制，以实现精确的定位和移动，来提升加热质量。需要说明的是，XYZ三轴调节机构及其控制器为现有的商用设备，本实施例中仅仅涉及对XYZ三轴调节机构及其控制器的基本应用，并不涉及对XYZ三轴调节机构及其控制器的改进，故其实现细节在此不再详述。

本实施例石英微半球热塑成型加工装置可用于加工出直径为2-10mm左右的熔融石英材料的石英微半球，其使用方法如下：将石英玻璃片放置在加工有圆形凹槽的石墨模具上，并夹持在成型模具5的上模具51和下模具52之间，利用火焰喷枪4将氢氧混合气燃烧产生的高温加热石英玻璃片。根据产品需要，可采用正/负压方案对石英微半球产品进行吹制成型。

如图3所示，负压方案下，支撑台521的圆形凹槽处带有环形的气路(即中部设有圆柱体结构)，在内外压强差的负压作用下软化的石英玻璃片向圆形凹槽内腔变形，得到图3中右侧所示的石英微半球，再去除多余的部分，即可得到了石英微半球的成品(谐振子)。负压方案下，下模具52将控制产品尺寸、表面粗糙度等，上模具51作为压紧和高温保护用等，负压真空成型产品具有产品尺寸精度高，表面轮廓可控，环境要求低等优点。

如图4所示，正压方案下，支撑台521的圆形凹槽处带有圆形的气路(中部无圆柱体结构)，在内外压强差的负压作用下软化的石英玻璃片向圆形凹槽内腔变形，得到图3中右侧所示的石英微半球，再去除多余的部分，即可得到了石英微半球的成品(谐振子)。正压方案下，下模具52仅做进气通道，产品尺寸由上模具51、温度、气压等工艺控制，正压吹塑成型产品具有表面粗糙度低，产品性能好。

实施例二：

本实施例为对实施例一的进一步改进，为了进一步提高实施例一中提供的石英微半球热塑成型加工装置的便携性和集成度，如图5和图6所示，本实施例中机架1的底部还安装有移动平台8，移动平台8包括平台本体81和设于平台本体81底部的多个行走轮82，从而可以方便地将移动平台8进行移动和运输。

如图5和图6所示，本实施例中平台本体81中设有氢氧发生器83和正负压发生装置84，其中氢氧发生器83既可以为现场制备氢氧的设备，例如通过电解水来产生氢气和氧气，此外也可以为储备氢和氧的容器，其可以根据实际需要仅选择。此外氢气也可以采用其他易燃气体来替代，利用氢氧混合气体燃烧产生2800℃左右的高温，对石英玻璃片进行快速加热。

本实施例中，氢氧发生器83的输出端通过管路与火焰喷枪4相连，且火焰喷枪4或者火焰喷枪4的管路上设有用于调节火焰大小的燃气阀(图中省略会绘出)；正负压发生装置84为真空泵，真空泵的排气端(图中省略会绘出)作为正压连接端通过管路与正压管道61连通、真空泵的进气端(图中省略会绘出)作为负压连接端通过管路与负压管道62连通。

本实施例石英微半球热塑成型加工装置的负压真空成型使用方法如下：打开氢氧发生器83，待氢氧发生器83制备好足够气压后(>0.15Mpa)，打开运动调节机构7的电源，将运动调节机构7回零点，开启燃气阀，通过点火器进行点火，并通过燃气阀手动控制火焰大小；打开转台电机3，将转速调至50r/min，待运转正常后，输入程序指令，使得运动调节机构7将带着火焰喷枪4自动运行到成型模具5的中心位置，火焰将直接加热到石英玻璃片表面，待加热20s后火焰喷枪4随运动调节机构7回到零位，关闭火焰喷枪4，同时在火焰喷枪4回零时，打开真空泵，开启真空阀64，控制负压在-50Kpa保持5S，随及关闭真空阀64，待石英玻璃片冷却5min后，破真空，关闭转台组件2，打开上模具51，打开进气阀63，将石英微半球的成型产品顶出，完成负压真空成型。

本实施例石英微半球热塑成型加工装置的正压吹塑成型使用方法如下：打开氢氧发生器83，待氢氧发生器83制备好足够气压后(>0.15Mpa)，打开运动调节机构7的电源，将运动调节机构7回零点，开启燃气阀，通过点火器进行点火，并通过燃气阀手动控制火焰大小；打开转台电机3，将转速调至50r/min，待运转正常后，输入程序指令，使得运动调节机构7将带着火焰喷枪4自动运行到成型模具5的中心位置，火焰将直接加热到石英玻璃片表面，待加热20s后火焰喷枪4随运动调节机构7回到零位，关闭火焰喷枪4，同时在火焰喷枪4回零时，打开进气阀63，控制正压在50Kpa保持，随着半球成型完成，将气压将至10Kpa，待石英玻璃片冷却5min后，关闭进气装置，关闭转台，打开固定螺丝，打开进气阀，将石英微半球成型产品顶出，完成正压吹塑成型。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种石英微半球热塑成型加工装置，其特征在于，包括机架（1），所述机架（1）上分别设有转台组件（2）、转台电机（3）及火焰喷枪（4），所述转台组件（2）的顶部安装有成型模具（5），所述转台电机（3）与转台组件（2）驱动连接，所述转台组件（2）中的气流通道（20）一端与成型模具（5）上的气路相连、另一端连接有主管（6），所述主管（6）分别连接有一路用于连接到正压的正压管道（61）和一路用于连接到负压的负压管道（62），所述正压管道（61）上设有进气阀（63），所述负压管道（62）上设有真空阀（64）。

2.根据权利要求1所述的石英微半球热塑成型加工装置，其特征在于，所述正压管道（61）上设有气压表（65）。

3.根据权利要求1所述的石英微半球热塑成型加工装置，其特征在于，所述转台组件（2）包括轴管（21）和套设在轴管（21）上的传动盘（22），所述轴管（21）的顶部设有用于安装成型模具（5）的固定架（23），所述转台电机（3）与传动盘（22）驱动连接，所述轴管（21）与主管（6）相连通。

4.根据权利要求3所述的石英微半球热塑成型加工装置，其特征在于，所述机架（1）上设有间距布置的定位轴承（11）、动磁浮密封轴承（12）和静磁浮密封轴承（13），所述轴管（21）的内腔构成的气流通道（20），所述轴管（21）一端穿过定位轴承（11）后与成型模具（5）上的气流通道相连、另一端插入布置在动磁浮密封轴承（12）中，所述动磁浮密封轴承（12）和静磁浮密封轴承（13）两者相邻布置以使得两者的内腔连通并保持密封，所述静磁浮密封轴承（13）与主管（6）相连通。

5.根据权利要求4所述的石英微半球热塑成型加工装置，其特征在于，所述动磁浮密封轴承（12）布置于传动盘（22）的一侧且与传动盘（22）的端面接触并保持密封，所述传动盘（22）的另一侧套设有压紧密封（24），所述压紧密封（24）与传动盘（22）的外壁过盈配合保持密封，所述压紧密封（24）通过连接件与传动盘（22）的端面相连并保持密封。

6.根据权利要求1所述的石英微半球热塑成型加工装置，其特征在于，所述成型模具（5）包括上模具（51）和下模具（52），所述下模具（52）的中部设有用于放置被加工的石英玻璃片的支撑台（521），所述支撑台（521）的中部设有用于放置石英玻璃片的圆形凹槽，且该圆形凹槽处带有圆形或环形的气路，所述下模具（52）通过连接件安装到转台组件（2）上，所述上模具（51）通过连接件安装到下模具（52）上以将被加工的石英玻璃片夹持在上模具（51）和下模具（52）之间。

7.根据权利要求6所述的石英微半球热塑成型加工装置，其特征在于，所述上模具（51）采用刚玉、氧化锆或碳化钨制成，所述下模具（52）采用石墨制成。

8.根据权利要求1所述的石英微半球热塑成型加工装置，其特征在于，所述机架（1）上还设有运动调节机构（7），所述火焰喷枪（4）安装固定在运动调节机构（7）上，所述运动调节机构（7）为XYZ三轴调节机构。

9.根据权利要求1～8中任意一项所述的石英微半球热塑成型加工装置，其特征在于，所述机架（1）的底部还安装有移动平台（8），所述移动平台（8）包括平台本体（81）和设于平台本体（81）底部的多个行走轮（82）。

10.根据权利要求9所述的石英微半球热塑成型加工装置，其特征在于，所述平台本体（81）中设有氢氧发生器（83）和正负压发生装置（84），所述氢氧发生器（83）的输出端通过管路与火焰喷枪（4）相连，且所述火焰喷枪（4）或者火焰喷枪（4）的管路上设有用于调节火焰大小的燃气阀；所述正负压发生装置（84）为真空泵，所述真空泵的排气端作为正压连接端通过管路与正压管道（61）连通、真空泵的进气端作为负压连接端通过管路与负压管道（62）连通。