CN105819674A - 高熔点玻璃自动模压机 - Google Patents
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Abstract
一种高熔点玻璃自动模压机，可有效避免模具表面和玻璃透镜表面在整个模压过程中发生氧化，且温度控制效果好，可以提高透镜成品质量均一性；上、下模具分别通过上、下固定压模，上、下压模板及上、下绝热陶瓷圆柱固定在上、下压盘上，保证在透镜模压工序中，上、下模具始终保持精确对中；炉膛内部沿炉壁周向布置电磁加热线圈、保温材料、耐火材料、水冷设备、石墨加热管，炉膛密封并充满保护气，所述石墨加热管上下分别采用O型密封圈，与所述炉膛组成双层密封结构；本发明采用电磁加热和石墨加热管的复合加热方式，石墨加热管加热方式主要负责提高模压温度，电磁加热方式主要负责均匀快速加热。
Description
技术领域
本发明属于特种光学玻璃二次压型设备领域，尤其是一种针对LED透镜用高熔点玻璃的自动模压机。
背景技术
LED照明系统以其高光效、寿命长、无污染、低能耗及体积小重量轻等优点而成为眼下最热门的高效节能照明系统。LED透镜是LED照明系统的核心部件。由于玻璃透镜相对于塑料透镜具有透光性好、耐热性好、使用寿命长等诸多优点，所以LED光学透镜已开始逐渐采用玻璃透镜。但是，用于模压成型的低熔点玻璃原材料价格昂贵，而高熔点玻璃则价格便宜。故众多光学透镜制造企业纷纷采用高熔点玻璃作为LED光学透镜的首选材料。
目前国内，传统的LED光学透镜是通过玻璃模压成型技术获得即是将高熔点玻璃棒材在电加热炉中加热至软化，然后在空气中用简易的压机进行加压，最后在空气中完成退火、冷却等工序，最终将模具的面型映射到玻璃表面从而得到所需面型的玻璃透镜。但是，传统的LED透镜模压过程中所用的硅钼棒加热方式单一，加热效率差，导致热压过程中模具受热不均匀，进而导致透镜成品质量均一性差，透镜内部残余应力过大，在使用过程中容易开裂。传统的LED透镜模压的整个过程都暴露在空气中，使得透镜表面和模具表面在高温模压的过程中很容易被氧化，这对透镜成品的表面粗糙度、透光性、折射率以及模具的使用寿命都有不良的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提高LED玻璃透镜的加热温度、加热效率和加热均匀性并且避免模具及透镜表面在高温模压的过程中被氧化，提高透镜成品的质量均一性和生产效率。提供一种高熔点玻璃自动模压机，使模压温度可达1000℃以上。
本发明所采用的技术方案是，LED透镜用高熔点玻璃自动模压机，包括炉膛的双层密封结构和复合加热方式。其特征是：炉膛为密封结构，炉膛里面沿着炉膛壁向中心辐射依次安装有，电磁加热线圈、保温材料(附图中未画出)、耐火材料(附图中未画出)、水冷设备(附图中未画出)、石墨加热管。石墨加热管两端分别采用O型密封圈密封，使整个模压过程在一个密闭的空间内进行。整个石墨加热管内部环境为密封环境，同时整个炉膛也是密封环境，双层的密封设计可以有效防止模具和透镜表面在模压过程中被氧化。该密封空间上、下部分别有两个保护气的进气口和出气口，可充入惰性气体，起到保护气和冷却的作用。在下模具处安装有热电偶可以实时采集模具的温度以便控制系统做出相应动作。炉膛内部上端是连接着上部气压缸的上压盘，模压机工作时通过定位装置把模具固定在上压盘上，炉膛的下端是开口的，下端通过下压盘及O型密封圈密封，下压盘通过一层隔热垫与下部气缸的活塞连接。开始模压时，下部气缸先动作，将整个炉膛密封起来，在保护气的保护氛围中，上部气缸动作完成整个模压过程。
加热采用复合加热的方式，由两部分组成，一部分为石墨加热管加热方式，另一部分为电磁感应加热方式，电磁感应加热，起到上下模内外部快速均匀升温和保温作用，石墨加热管加热，起到提升模压温度的作用。
本发明技术解决方案中，炉膛结构上部安装有保护气的进气阀、保压阀及压力表。
本发明的有益效果是，与现有技术相比较，本发明的整个模压过程是在炉膛与石墨加热管共同组成的双层密封结构内进行的，而且该双层密封结构内还有惰性气体提供的保护气氛，可以有效避免模具表面和玻璃透镜表面在整个模压过程中发生氧化。
复合的加热方式不仅将模压温度提升到1000℃以上，而且模压过程各个阶段的温度得到了更好地控制，达到了更好的退火和冷却效果，减小了透镜成品内部的残余应力，提高了透镜成品的质量均一性。
本发明主要用于LED透镜用高熔点玻璃透镜自动模压机。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的主视图
图2为本发明的炉膛局部主视图
图3为本发明的炉膛局部俯视图
附图标记说明：上部气压缸(1)、联轴器(2)、联轴器垫圈(3)、上部气压缸行程限位块(4)、上部炉膛密封圈(5)、压力表(6)、炉膛(7)、石墨加热管(8)、上压盘(9)、电磁加热线圈(10)、下压盘(11)、隔热密封垫(12)、下部气压缸活塞(13)、下部气压缸(14)、基座(15)、下气压缸进气口(16)、下气压缸出气口(17)、立柱(18)、保压阀(19)、保护气进气口(20)、上气压缸出气口(21)、上气压缸进气口(22)、上绝热陶瓷圆柱(23)、上压模板(24)、上固定压模(25)、上模具(26)、玻璃预制体(27)、保护气排气口(28)、热电偶(29)、下绝热陶瓷圆柱(30)、下压模板(31)、下固定压模(32)、下模具(33)。
具体实施方式
如图1、2、3所示，本发明包括上部气压缸(1)、炉膛(7)、上压盘(9)、下压盘(11)、下部气压缸(14)、基座(15)及立柱(18)等主要部分构成。与上部气压缸(1)活塞连接的上压盘(9)嵌套在炉膛(7)上端部，炉膛(7)侧部则嵌套在立柱(18)上。炉膛(7)下部是与下部气压缸活塞(13)连接的下压盘(11)，下压盘(11)侧部亦嵌套在立柱(18)上。
模压工序开始时，下部气压缸(14)开始动作，带动下压盘(11)同时动作，下压盘(11)与炉膛(7)下部合拢，在O型密封圈的密封作用下与炉膛下部紧密接触。整个炉膛(7)内部即成密封状态，真空机(附图中未画出)将密封炉膛内的空气抽走。然后，保护气进气口(20)开启，惰性气体进入密封的炉膛(7)，当炉压达到预设值，多余的惰性气体从保压阀(19)排出，整个炉膛(7)充满惰性气体，炉膛内部压力可以从压力表(6)上读取并实时监控。
炉膛(7)内部，沿炉膛壁周向向中心辐射依次安装的有，电磁加热线圈(10)、保温材料(附图中未画出)、耐火材料(附图中未画出)、水冷设备(附图中未画出)、石墨加热管(8)，石墨加热管(8)上下分别采用O型密封圈密封，使整个模压过程在一个密闭的空间内进行。该密封空间上下部分别有两个保护气进气口(20)和保护气排气口(28)，可充入惰性气体，起到保护气和冷却的作用。石墨加热管(8)空间内部从上到下依次是上压盘(9)、上绝热陶瓷圆柱(23)、上压模板(24)、上固定压模(25)、上模具(26)、玻璃预制体(27)、下模具(33)、下固定压模(32)、下压模板(31)、下绝热陶瓷圆柱(30)、下压盘(11)、热电偶(29)等。
当下压盘(11)与炉膛(7)下部合拢，在O型密封圈的密封作用下与炉膛(7)下部紧密接触。整个炉膛(7)内部即成密封状态，真空机(附图中未画出)将密封炉膛内的空气抽走。惰性气体进入密封的炉膛(7)，当炉压达到预设值，多余的惰性气体从保压阀(19)排出，整个炉膛(7)充满惰性气体。上压盘(9)带动上模具(26)缓慢下降，电磁加热线圈通高频电流，开始对模具内外进行快速均匀加热，同时石墨加热管(8)也开始通电，使炉膛内部环境迅速升温，最终通过复合加热的方式，保证模具内外部温度的一致性，同时将模压温度提升至1000℃以上，模具内外部温度保持一致性，能有效提高模压过程后透镜的面型精度、表面粗糙度及降低透镜成品内部的残余应力，提高透镜成品的质量。
本发明的工作原理如下：
模压工序开始时，下部气压缸(14)开始动作，带动下压盘(11)同时动作，下压盘(11)与炉膛(7)下部合拢，在O型密封圈的密封作用下与炉膛(7)下部紧密接触。整个炉膛(7)内部即成密封状态，真空机(附图中未画出)将密封炉膛内的空气抽走。然后，保护气进气口(20)开启，惰性气体进入密封的炉膛(7)，当炉压达到预设值，多余的惰性气体从保压阀(19)排出，整个炉膛(7)充满惰性气体，炉膛内部压力可以从压力表(6)上读取并实时监控。
加热阶段：在炉膛(7)处于密封状态，充满保护气体时，电磁加热线圈(10)通电，开始对模具内外部进行快速均匀加热，同时石墨加热管(8)也开始通电，使石墨加热管(8)内部环境迅速升温，上、下压模板，固定压模及上、下模具通过热辐射接受来自石墨加热管的热量。最终，通过复合加热的方式，保证模具内外部温度的一致性，同时将模压温度提升至1000℃以上，模具内外部温度保持一致。石墨加热管(8)上下分别采用O型密封圈密封，保证整个石墨加热管(8)内部环境为密封环境，同时整个炉膛(7)也是密封环境，双层的密封设计可以有效防止模具和透镜表面在模压过程中被氧化。石墨加热管(8)外部的水冷却装置对其进行循环冷却，防止石墨加热管(8)因过热而损坏，延长其使用寿命。耐火材料和保温材料能有效降低电磁加热线圈的温度，延长其使用寿命同时减少整个炉膛对周围环境的热辐射，改善周围的工作环境。热电偶(29)可以实时采集模具的温度，以便控制系统调整加热速度和功率。
加压阶段：上模具(26)通过上固定压模(25)、上压模板(24)及上绝热陶瓷圆柱(23)固定在上压盘(9)上，下模具(33)通过下固定压模(32)、下压模板(31)和下绝热陶瓷圆柱(30)固定在下压盘(11)上，以保持上、下模具的准确对中，待玻璃预制体(27)到达模压温度时，下部气压缸(14)保压，下压盘(11)起支撑作用、上部气压缸(1)加压，带动整个上模具单元完成模压工序。
退火阶段：模压工序结束后，上部气压缸(1)开始泄压，以较好的保压方式进行退火工序。此时，石墨加热管(8)起到辅助保温作用，电磁加热线圈(10)的加热方式对退火工序各个阶段温度进行实时控制。复合加热方式配合热电偶(29)可实时采集模具的温度，控制系统调整加热速度和功率，以便能更好地完成退火工序对温度控制的要求。
冷却阶段：退火阶段之后，模具和成型的玻璃透镜开始进入冷却阶段，此时，惰性气体从保护气进气口(20)持续通入，起到防止氧化和冷却的作用。惰性气体从保护气排气口(28)回收，经过热交换器(附图中未画出)冷却惰性气体之后回收循环利用。由石墨加热管(8)和电磁加热线圈(10)组成的复合加热系统，通过精确控制完成冷却工序对温度的控制。冷却工序结束之后，上、下部气压缸(1)、(14)动作，带动上、下压盘(9)、(11)退回原位，手动取出玻璃透镜成品。
当然，以上仅为本发明的较佳实施例而已，非因此即局限本发明专利范围，凡运用本发明的说明书及图式内容所为之简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本发明专利的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种高熔点玻璃自动模压机，上、下部气压缸连接着上、下压盘，在密封的炉膛及保护气氛中，完成高熔点玻璃的加热、加压、退火、冷却等工序，其特征是：炉膛结构内部，沿炉膛壁周向向中心辐射依次安装有，电磁加热线圈、保温材料、耐火材料、水冷设备、石墨加热管，炉膛在模压时处于密封状态，由电磁加热方式与石墨加热管加热方式所组成的复合加热方式对模具进行均匀快速加热。
2.根据权利要求1所述的高熔点玻璃自动模压机，其特征是：炉膛密封，并充满惰性气体，炉膛内部沿炉膛壁周向布置电磁加热线圈、保温材料、耐火材料、水冷设备、石墨加热管，石墨加热管上下分别采用O型密封圈密封，与炉膛组成双层密封结构，防止模具及玻璃透镜表面在高温下被氧化。
3.根据权利要求1所述的高熔点玻璃自动模压机，其特征是：采用电磁加热和石墨加热管的复合加热方式，石墨加热管加热方式可提高模压温度，电磁加热方式可实现均匀快速加热。
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