本實(shí)用新型屬于玻璃成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種玻璃圓棒成型裝置。

背景技術(shù)：

光學(xué)玻璃因其獨(dú)特的折射率、色散、透過(guò)率等光學(xué)性質(zhì)而廣泛應(yīng)用于攝像機(jī)、照相機(jī)、顯微鏡、復(fù)印機(jī)、手機(jī)等電子產(chǎn)品上。目前，光學(xué)玻璃在使用過(guò)程中絕大部分需要通過(guò)二次加工的方式制成后序加工所需要的毛坯件；制造毛坯件一般通過(guò)二次壓型方式或冷加工下料方式完成。

其中，二次壓型方式適用于產(chǎn)品直徑或單件重量較大的零件，因其能夠蓄積的能量較多，在離開(kāi)加熱爐進(jìn)入模具的這段時(shí)間里，玻璃除去向環(huán)境中散發(fā)的熱量，剩余的能量還能夠使玻璃保持足夠高的溫度來(lái)滿足成型的粘度需求。

然而，對(duì)于較小的零件，由于其質(zhì)量較小，蓄熱能力相對(duì)較差，軟化的玻璃進(jìn)入模具后溫度已經(jīng)降至接近固化點(diǎn)，在壓型的過(guò)程中玻璃的延展能力下降，不足以充滿模具的空間，甚至出現(xiàn)壓裂的現(xiàn)象，易導(dǎo)致良品率下降。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)品直徑≤8mm的產(chǎn)品一般不采用二次壓型的方式生產(chǎn)，而采用冷加工下料做成平圓片的方式生產(chǎn)。冷加工下料一般是將大塊玻璃切成小方條，再對(duì)小方條進(jìn)行滾圓，然后對(duì)滾圓后的圓棒進(jìn)行切片成為可以交付下游工序的毛坯產(chǎn)品；這種方式需要對(duì)大塊玻璃進(jìn)行多次切割，且小方條在滾圓時(shí)的工藝損耗通常就達(dá)到30％左右，所以采用冷加工下料方式制造毛坯件對(duì)玻璃材料的浪費(fèi)往往達(dá)到50％左右。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種玻璃圓棒成型裝置，旨在解決現(xiàn)有的冷加工下料方式在制造毛坯件的過(guò)程中對(duì)玻璃材料浪費(fèi)過(guò)多的問(wèn)題。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：玻璃圓棒成型裝置，包括安裝主架、進(jìn)料系統(tǒng)、加熱軟化系統(tǒng)和出料系統(tǒng)；

所述安裝主架上分別設(shè)置有第一載物臺(tái)架和第二載物臺(tái)架，所述進(jìn)料系統(tǒng)設(shè)置在安裝主架上，所述加熱軟化系統(tǒng)和出料系統(tǒng)分別設(shè)置在第一載物臺(tái)架和第二載物臺(tái)架上；

所述加熱軟化系統(tǒng)的上部設(shè)有一個(gè)進(jìn)料部位，其下部設(shè)有一個(gè)呈圓形的出料部位，且加熱軟化系統(tǒng)的出料部位的橫截面尺寸小于其進(jìn)料部位的橫截面尺寸；

所述進(jìn)料系統(tǒng)位于加熱軟化系統(tǒng)的上側(cè)并且與加熱軟化系統(tǒng)的進(jìn)料部位相對(duì)應(yīng)，所述出料系統(tǒng)位于加熱軟化系統(tǒng)的下側(cè)并且與加熱軟化系統(tǒng)的出料部位相對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步的是，所述進(jìn)料系統(tǒng)包括送料機(jī)構(gòu)，所述送料機(jī)構(gòu)包括螺紋旋桿、升降支架和掛鉤，所述螺紋旋桿可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在安裝主架上，所述升降支架的一端與螺紋旋桿螺紋連接并可沿豎直方向上下運(yùn)動(dòng)，所述掛鉤設(shè)置在升降支架的另一端上并位于加熱軟化系統(tǒng)的進(jìn)料部位的正上方。

進(jìn)一步的是，所述加熱軟化系統(tǒng)包括爐襯以及分別設(shè)置在爐襯內(nèi)部的預(yù)熱爐和軟化爐，所述軟化爐位于預(yù)熱爐的下側(cè)，且預(yù)熱爐和軟化爐與爐襯之間填充有耐火材料；所述加熱軟化系統(tǒng)的進(jìn)料部位為預(yù)熱爐的上端進(jìn)料口，所述加熱軟化系統(tǒng)的出料部位為軟化爐的下端出料口。

進(jìn)一步的是，所述預(yù)熱爐包括預(yù)熱爐爐體和設(shè)置在預(yù)熱爐爐體的爐壁內(nèi)的加熱元件；所述進(jìn)料系統(tǒng)還包括扶料部件，所述扶料部件設(shè)置在預(yù)熱爐爐體的內(nèi)腔中。

進(jìn)一步的是，所述扶料部件為上下兩端具有法蘭結(jié)構(gòu)的圓筒形隔離罩。

進(jìn)一步的是，所述預(yù)熱爐爐體呈圓筒形，預(yù)熱爐爐體的爐壁內(nèi)設(shè)置有豎向通孔，所述加熱元件設(shè)置在豎向通孔內(nèi)；所述豎向通孔至少為兩個(gè)，并沿預(yù)熱爐爐體的周向均勻分布；所述加熱元件為電阻絲，所述電阻絲呈螺旋形。

進(jìn)一步的是，所述軟化爐包括上部呈圓筒形、下部圓錐筒形的軟化爐爐體，所述軟化爐的下端出料口為設(shè)于軟化爐爐體底部的出料孔。

進(jìn)一步的是，所述預(yù)熱爐的爐壁的外表面上和軟化爐的爐壁的外表面上分別設(shè)置有第一測(cè)溫元件和第二測(cè)溫元件。

進(jìn)一步的是，所述出料系統(tǒng)包括設(shè)置在第二載物臺(tái)架上側(cè)的棒徑測(cè)量器和拉棒機(jī)構(gòu)，以及設(shè)置在第二載物臺(tái)架下側(cè)的切棒機(jī)構(gòu)；

所述棒徑測(cè)量器為激光測(cè)徑儀，其測(cè)量端對(duì)應(yīng)在軟化爐爐體底部的出料孔的正下方；

所述拉棒機(jī)構(gòu)包括對(duì)稱設(shè)置的第一拉輥和第二拉輥，所述第一拉輥和第二拉輥之間的間隙部位位于出料孔的正下方；

所述切棒機(jī)構(gòu)為磁性彈簧式切刀。

進(jìn)一步的是，所述第一拉輥和第二拉輥均由橡膠制成。

本實(shí)用新型的有益效果是：該玻璃圓棒成型裝置主要由安裝主架、進(jìn)料系統(tǒng)、加熱軟化系統(tǒng)和出料系統(tǒng)構(gòu)成，通過(guò)加熱軟化系統(tǒng)可對(duì)進(jìn)料系統(tǒng)送入的玻璃材料進(jìn)行二次加熱軟化，并由出料系統(tǒng)將二次加熱軟化后的玻璃材料從加熱軟化系統(tǒng)下部的圓形出料部位牽引出來(lái)，拉制成下游工序可用的毛坯產(chǎn)品，整個(gè)過(guò)程中理論上不產(chǎn)生材料損失，大大減少了對(duì)玻璃材料的浪費(fèi)，從而達(dá)到節(jié)約成本、提高玻璃材料利用率的目的。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是加熱軟化系統(tǒng)的剖視圖；

圖3是預(yù)熱爐爐體的俯視圖；

圖4是扶料部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖1中A處的局部放大圖；

圖中標(biāo)記為：安裝主架100、第一載物臺(tái)架110、第二載物臺(tái)架120、進(jìn)料系統(tǒng)200、送料機(jī)構(gòu)210、螺紋旋桿211、升降支架212、掛鉤213、扶料部件220、加熱軟化系統(tǒng)300、爐襯310、預(yù)熱爐320、預(yù)熱爐爐體321、加熱元件322、第一測(cè)溫元件323、軟化爐330、軟化爐爐體331、出料孔332、第二測(cè)溫元件333、耐火材料340、出料系統(tǒng)400、棒徑測(cè)量器410、拉棒機(jī)構(gòu)420、第一拉輥421、第二拉輥422、切棒機(jī)構(gòu)430、玻璃材料500、玻璃圓棒600。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所示，玻璃圓棒成型裝置，包括安裝主架100、進(jìn)料系統(tǒng)200、加熱軟化系統(tǒng)300和出料系統(tǒng)400；

所述安裝主架100上分別設(shè)置有第一載物臺(tái)架110和第二載物臺(tái)架120，所述進(jìn)料系統(tǒng)200設(shè)置在安裝主架100上，所述加熱軟化系統(tǒng)300和出料系統(tǒng)400分別設(shè)置在第一載物臺(tái)架110和第二載物臺(tái)架120上；

所述加熱軟化系統(tǒng)300的上部設(shè)有一個(gè)進(jìn)料部位，其下部設(shè)有一個(gè)呈圓形的出料部位，且加熱軟化系統(tǒng)300的出料部位的橫截面尺寸小于其進(jìn)料部位的橫截面尺寸；

所述進(jìn)料系統(tǒng)200位于加熱軟化系統(tǒng)300的上側(cè)并且與加熱軟化系統(tǒng)300的進(jìn)料部位相對(duì)應(yīng)，所述出料系統(tǒng)400位于加熱軟化系統(tǒng)300的下側(cè)并且與加熱軟化系統(tǒng)300的出料部位相對(duì)應(yīng)。

其中，安裝主架100為該玻璃圓棒成型裝置的各部件的安裝載體，起安裝、連接、支撐和固定等作用；進(jìn)料系統(tǒng)200用于輸送供給玻璃材料500，玻璃材料500通常呈條狀；加熱軟化系統(tǒng)300可對(duì)進(jìn)料系統(tǒng)200送入的玻璃材料500進(jìn)行二次加熱軟化，以便于將玻璃材料500加工成為玻璃圓棒600；出料系統(tǒng)400主要用于牽引拉制玻璃圓棒600，出料系統(tǒng)400通常還具有測(cè)徑和切料的作用。通過(guò)該玻璃圓棒成型裝置將玻璃材料500拉制成下游工序可用的玻璃圓棒600，整個(gè)過(guò)程中理論上不產(chǎn)生材料損失，大大減少了對(duì)玻璃材料500的浪費(fèi)。

具體的，再如圖1所示，所述進(jìn)料系統(tǒng)200包括送料機(jī)構(gòu)210，所述送料機(jī)構(gòu)210包括螺紋旋桿211、升降支架212和掛鉤213，所述螺紋旋桿211可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在安裝主架100上，所述升降支架212的一端與螺紋旋桿211螺紋連接并可沿豎直方向上下運(yùn)動(dòng)，所述掛鉤213設(shè)置在升降支架212的另一端上并位于加熱軟化系統(tǒng)300的進(jìn)料部位的正上方。螺紋旋桿211通常豎直設(shè)置在安裝主架100的上部，螺紋旋桿211至少有一個(gè)端部與安裝主架100可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接，此處可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接方式可以為多種，例如：通過(guò)軸承連接、間隙配合連接等等；為了方便驅(qū)動(dòng)，螺紋旋桿211通常還與一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連；為了保證升降支架212能夠在螺紋旋桿211的旋轉(zhuǎn)作用下沿豎直方向上下運(yùn)動(dòng)，安裝主架100通常設(shè)置有可防止升降支架212轉(zhuǎn)動(dòng)的限位結(jié)構(gòu)，例如：設(shè)于安裝主架100上的豎向條形孔或設(shè)置在安裝主架100上的豎向?qū)U等等；掛鉤213用于懸掛玻璃材料500，并可隨升降支架212上下運(yùn)動(dòng)，以便向加熱軟化系統(tǒng)300中送料。該結(jié)構(gòu)的送料機(jī)構(gòu)210通過(guò)控制螺紋旋桿211的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)調(diào)節(jié)升降支架212的下降速度，即玻璃材料500的進(jìn)料速度。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，結(jié)合圖1和圖2所示，所述加熱軟化系統(tǒng)300包括爐襯310以及分別設(shè)置在爐襯310內(nèi)部的預(yù)熱爐320和軟化爐330，所述軟化爐330位于預(yù)熱爐320的下側(cè)，且預(yù)熱爐320和軟化爐330與爐襯310之間填充有耐火材料340；所述加熱軟化系統(tǒng)300的進(jìn)料部位為預(yù)熱爐320的上端進(jìn)料口，所述加熱軟化系統(tǒng)300的出料部位為軟化爐330的下端出料口。爐襯310通常由不銹鋼材料制成；預(yù)熱爐320用于將玻璃材料500預(yù)熱，以便進(jìn)行加熱軟化；軟化爐330用于將預(yù)熱后的玻璃材料500加熱軟化，以便進(jìn)行拉制加工；耐火材料340填充在預(yù)熱爐320和軟化爐330與爐襯310之間的間隙中主要起隔熱保溫作用，通常選用碳化硅纖維棉作為填充的耐火材料340。

具體的，如圖2和圖4所示，所述預(yù)熱爐320包括預(yù)熱爐爐體321和設(shè)置在預(yù)熱爐爐體321的爐壁內(nèi)的加熱元件322；所述進(jìn)料系統(tǒng)200還包括扶料部件220，所述扶料部件220設(shè)置在預(yù)熱爐爐體321的內(nèi)腔中。扶料部件220主要用于扶正玻璃材料500，以方便對(duì)玻璃材料500進(jìn)行加熱；扶料部件220為上下兩端具有法蘭結(jié)構(gòu)的圓筒形隔離罩，扶料部件220通常由石英玻璃制成，其內(nèi)徑略大于玻璃材料500橫截面尺寸的最大寬度，例如：玻璃材料500為矩形條料，則其橫截面尺寸的最大寬度即為其橫截面的對(duì)角線長(zhǎng)度。由于預(yù)熱爐爐體321的內(nèi)壁上通常設(shè)置有碳化硅爐芯，通過(guò)設(shè)置扶料部件220還可以避免碳化硅爐芯在高溫下脫落掉入軟化爐330中。

具體的，結(jié)合圖2和圖3所示，所述預(yù)熱爐爐體321呈圓筒形，預(yù)熱爐爐體321的爐壁內(nèi)設(shè)置有豎向通孔，所述加熱元件322設(shè)置在豎向通孔內(nèi)；所述豎向通孔至少為兩個(gè)，并沿預(yù)熱爐爐體321的周向均勻分布；所述加熱元件322為電阻絲，所述電阻絲呈螺旋形。通常，電阻絲還可以呈多個(gè)首位相接的“S”形布置在豎向通孔內(nèi)。

具體的，再如圖2所示，所述軟化爐330包括上部呈圓筒形、下部圓錐筒形的軟化爐爐體331，所述軟化爐330的下端出料口為設(shè)于軟化爐爐體331底部的出料孔332。軟化爐爐體331通常由鉑金材料制成，可采用直接加熱方式對(duì)軟化爐330進(jìn)行加熱。出料孔332為圓孔，其孔徑應(yīng)不小于成型玻璃圓棒600的最大直徑。為了便于對(duì)成型玻璃圓棒600的直徑進(jìn)行控制，通常使軟化爐爐體331的底部與軟化爐爐體331的爐壁可拆卸地相連。

為了提高對(duì)預(yù)熱爐320和軟化爐330的溫控效果，所述預(yù)熱爐320和軟化爐330各自采用獨(dú)立的溫控系統(tǒng)進(jìn)行控制。如圖2所示，所述預(yù)熱爐320的爐壁的外表面上和軟化爐330的爐壁的外表面上分別設(shè)置有第一測(cè)溫元件323和第二測(cè)溫元件333，第一測(cè)溫元件323和第二測(cè)溫元件333分別與預(yù)熱爐320和軟化爐330各自的溫控系統(tǒng)電連接。優(yōu)選的，第一測(cè)溫元件323和第二測(cè)溫元件332均為S型熱電偶。

作為本實(shí)用新型的再一種優(yōu)選方案，結(jié)合圖1和圖5所示，所述出料系統(tǒng)400包括設(shè)置在第二載物臺(tái)架120上側(cè)的棒徑測(cè)量器410和拉棒機(jī)構(gòu)420，以及設(shè)置在第二載物臺(tái)架120下側(cè)的切棒機(jī)構(gòu)430。通常第二載物臺(tái)架120可沿豎直方向上下調(diào)節(jié)位置，即拉棒機(jī)構(gòu)420和切棒機(jī)構(gòu)430在豎直方向上的位置是聯(lián)動(dòng)可調(diào)節(jié)的。

具體的，所述棒徑測(cè)量器410為激光測(cè)徑儀，其位于拉棒機(jī)構(gòu)420的上側(cè)，棒徑測(cè)量器410的測(cè)量端對(duì)應(yīng)在軟化爐爐體331底部的出料孔332的正下方，其可實(shí)時(shí)測(cè)量拉制成型的玻璃圓棒600的直徑。

具體的，所述拉棒機(jī)構(gòu)420為對(duì)輥式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其包括對(duì)稱設(shè)置的第一拉輥421和第二拉輥422，所述第一拉輥421和第二拉輥422之間的間隙部位位于出料孔332的正下方。通過(guò)調(diào)節(jié)第一拉輥421和第二拉輥422的旋轉(zhuǎn)速度即可調(diào)節(jié)拉棒機(jī)構(gòu)420拉棒的速度。為了避免劃傷成型后的玻璃圓棒600表面，通常采用橡膠材料制作第一拉輥421和第二拉輥422。通常，拉棒機(jī)構(gòu)420與出料孔332之間的距離為2000～2500mm,與地面之間的距離為1000～1500mm。

具體的，所述切棒機(jī)構(gòu)430為磁性彈簧式切刀。切棒機(jī)構(gòu)430位于拉棒機(jī)構(gòu)420的正下方，其在豎直方向上與拉棒機(jī)構(gòu)420聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)；該磁性彈簧式切刀的磁鐵通電時(shí)將切刀吸附在磁鐵上，玻璃圓棒600可持續(xù)向下延伸，當(dāng)達(dá)到設(shè)定長(zhǎng)度時(shí)，磁鐵斷電，切刀在彈簧作用下快速切斷玻璃圓棒600，并在磁鐵通電時(shí)吸附回原位。

采用本實(shí)用新型的玻璃圓棒成型裝置拉制玻璃圓棒600的方法，包括以下步驟：

1)通過(guò)設(shè)定控溫程序，將預(yù)熱爐320和軟化爐330的加熱溫度升溫至設(shè)定溫度；

2)將玻璃材料500懸掛在送料機(jī)構(gòu)210的掛鉤213上，控制升降支架212的下降速度，使玻璃材料500勻速進(jìn)入扶料部件220內(nèi)；

3)預(yù)熱爐320將玻璃材料500預(yù)熱至退火溫度Tg+30℃以下，軟化爐330繼續(xù)將玻璃材料500加熱至軟化溫度Ts以上，使玻璃材料500完全軟化；

4)通過(guò)引料的方式將玻璃液從軟化爐330底部的出料孔332牽出，導(dǎo)入拉棒機(jī)構(gòu)420進(jìn)行玻璃圓棒600的勻速拉制；

5)拉棒機(jī)構(gòu)420下方的玻璃圓棒600達(dá)到設(shè)定長(zhǎng)度后，由切棒機(jī)構(gòu)430進(jìn)行切斷。

通常，選用長(zhǎng)度為200～500mm、截面邊長(zhǎng)為20～60mm的方形玻璃條料作為玻璃材料500。

上述步驟2)中，升降支架212的下降速度應(yīng)與玻璃材料500的截面積、玻璃圓棒600的截面積以及拉棒機(jī)構(gòu)420的牽引速度相匹配，并且符合下述公式關(guān)系：

其中，u₁為升降支架212的下降速度,u₂為拉棒機(jī)構(gòu)420的牽引速度，D₁為玻璃材料500的等效水力直徑，D₂為拉制的玻璃圓棒600的直徑。

上述步驟3)中，將軟化爐330的出料孔332處的玻璃液的動(dòng)力粘度控制在10^4.5～10^5.5poise。

上述步驟4)中，通常拉制玻璃圓棒600的直徑為1～10mm，拉制過(guò)程中由棒徑測(cè)量器410進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。

上述步驟5)中，一般玻璃圓棒600的拉制長(zhǎng)度控制在100～1200mm。