[发明专利]一种石英预制母材的拉伸装置及其拉伸方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将石英预制母材的制造方法，具体的涉及一种石英预制棒的拉伸装置以及方法，在将石英预制母材拉伸为较小直径的石英预制棒的拉伸方法中，保证了石英预制母材生产的连续性。

背景技术

一般而言，为了将石英预制母材拉伸为较小直径的石英预制棒，通常是利用横向火焰拉伸技术对石英预制母材进行加热软化处理，以拉伸出目标外径的石英预制棒。

随着工艺技术的提高，石英预制母材的尺寸呈现越来越大的趋势，现行的横向火焰拉伸技术已经无法满足石英预制母材拉伸的要求，因此在大多数情况下使用具有感应加热器或电阻加热器的加热炉对石英预制母材进行纵向拉伸加工。目前，石英预制母材的纵向拉伸方法主要是采用上下两个夹具对石英预制母材的两头进行上下夹持，使用加热炉对玻璃石英预制棒的有效区域进行顺序软化，依据等体积原理和PID控制相结合的方式对石英预制棒进行拉伸。

上述纵向拉伸设备在高度有限的情况下，当石英预制母材的尺寸过大时很难完成一次拉伸。例如，当延伸塔架高度为8m，直径为120mm以及有效长度为1m的石英预制母材被拉伸成直径40mm为石英预制棒后，其长度将达到9m，再加上两端焊接的上、下把柄，总长将超过11m。即使纵向拉伸设备可以一次性完成拉伸作业，装卸石英预制棒也是非常困难的。

作为对策，一些专利文献(如：中国专利200580002429.3)公开以下的拉伸方法：通过一对金属材质所构成的挟滚轮的周面设置较母材棒的外径大的滚轮沟，将延伸后直径较小的母材棒夹持并引出。这种把母材棒夹持引出的方法，为了防止金属制的挟滚轮与母材棒接触，在挟滚轮的表面卷绕固定没了耐热材料构成的织布，如此需经常交换耐热材料构成的织布，造成了成本上升，该交换行为又会影响挟滚轮表面的平整度，使产生出弯曲的母材棒。而且该滚轮设计复杂，加工和安装难度大，连续生产后出现故障的概率很高，降低了生产效率，同时也增加了生产成本。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种石英预制母材的拉伸装置及其拉伸方法。

为了解决上述技术问题，实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

一种石英预制母材的拉伸装置，包括上夹具，中夹具，下夹具，拉伸塔架，测径仪，加热炉，可编程控制器PLC，所述上夹具安装在所述加热炉上方，所述下夹具安装在所述加热炉的下方，所述测径仪连接所述加热炉，所述中夹具位于所述测径仪与下夹具之间，所述中夹具的其中一端设置有一切割装置。

进一步的，所述切割装置包括至少一个刀片。

进一步的，所述切割装置为一种可从中夹具上卸载的切割装置。

进一步的，所述可编程控制器PLC分别电性连接所述上夹具，所述中夹具，所述下夹具与所述加热炉。

进一步的，所述拉伸塔架分别固定连接所述上夹具，所述中夹具，所述下夹具与所述加热炉。

进一步的，所述上夹具、中夹具、下夹具、加热炉均由独立的伺服电机通过传动丝杆、丝杆螺母来传动，可在拉伸塔架上进行垂直方向的上下移动。

进一步的，所述测径仪采用市售测径仪，是测量精度较高的产品。

进一步的，所述加热炉为感应加热炉或电阻加热炉，通过可编程控制器控制加热炉的移动。

进一步的，所述加热炉的温度控制范围为1800-2200℃。

进一步的，所述可编程控制器PLC采用市售德国西门子公司生产的S7-300系列可编程控制器等产品。

进一步的，所述上夹具、中夹具和下夹具采用市售夹具，由独立的伺服电机通过传动丝杆、丝杆螺母来传动，通过可编程控制器控制夹具左右旋转。

进一步的，所述石英预制母材的拉伸方法如下：

拉伸前用测径仪扫描石英预制母材的外径，设定石英预制母材的拉伸目标直径和下夹具的速度，再通过可编程控制器计算炉子经过石英预母材棒上各个点时的速度。

以上准备工作结束后，将石英预制母材加热到1800-2200℃，在拉伸过程中保持这个温度。在拉伸石英预制棒的起始阶段，按照进棒体积和出棒体积不变的原则控制炉子的速度，将石英预制棒拉伸到预设的目标直径。当石英预制棒拉伸状态稳定后，使用PID控制方式拉伸后续的芯棒。