RU2099295C1

RU2099295C1 - Method for manufacture of blanks of optical discs base for storage units and device for its embodiment

Info

Publication number: RU2099295C1
Application number: RU95111737A
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Передрей
Original assignee: Пензенский технологический институт
Priority date: 1995-07-06
Filing date: 1995-07-06
Publication date: 1997-12-20

Abstract

FIELD: manufacture of base for discs of storage units. SUBSTANCE: method includes placing of optical glass block into chamber, heating up to its softening and building up pressure in chamber. Then molten material is forced through calibrated die in direction of force of gravity with simultaneous pulling at extrusion rate. The device has chamber with exterior heating elements. Chamber is communicated with source of compressed gas. Die has hollows for pumping through the cooling fluid. Die end is connected with sectionalized cooling chamber with pulling mechanism installed at chamber outlet. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области получения заготовок для оптических деталей и может быть использовано при изготовлении основы дисков оптических запоминающих устройств. The invention relates to the field of preparation of blanks for optical parts and can be used in the manufacture of the basis of disks of optical storage devices.

Известен способ формовки порции стекла заключающийся в выдавливании порции стекла через калибровочное кольцо плунжером, совершающим возвратно-поступательное движение по вертикали [1]
Недостатком этого способа является невозможность получения непрерывной листовой заготовки. Возвратно-поступательное перемещение выдавливающего плунжера приводит к неравномерности течения стекла через кольцо, что вызывает неравномерность охлаждения выдавленной порции и, как следствие, к оптической неоднородности заготовка.A known method of forming a portion of glass consisting in extruding a portion of glass through a calibration ring with a plunger reciprocating vertically [1]
The disadvantage of this method is the inability to obtain a continuous sheet blank. The reciprocating movement of the extruding plunger leads to uneven glass flow through the ring, which causes uneven cooling of the extruded portion and, as a consequence, to the optical heterogeneity of the workpiece.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ получения листового стекла путем вытягивания из расплава через щель в лодочке, помещенной на поверхность расплава [2]
Недостатком данного способа является то, что при вытягивании листа из расплава через щель в свободно плавающей на поверхности расплава лодочке, не обеспечивается точность заготовки по толщине и, кроме того, невозможно обеспечить высокую однородность оптических свойств.Closest to the technical nature of the claimed is a method of producing sheet glass by pulling from the melt through a gap in a boat placed on the surface of the melt [2]
The disadvantage of this method is that when pulling the sheet from the melt through the slot in a boat freely floating on the surface of the melt, the accuracy of the workpiece in thickness is not ensured and, in addition, it is impossible to ensure high uniformity of optical properties.

Известно устройство формовки заготовок из стекла, состоящее из ванны с расплавленным стеклом, плунжера, проходящего через расплав калибровочного кольца и патрубка для подачи воздуха [1]
Недостатком данного устройства является невозможность получения листовых заготовок из оптического стекла.A device for forming blanks of glass, consisting of a bath with molten glass, a plunger passing through the melt of the calibration ring and a pipe for air supply [1]
The disadvantage of this device is the inability to obtain sheet blanks from optical glass.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является устройство для получения листового стекла методом вытягивания из расплава, состоящее из печи с расплавом, на поверхности которого помещена лодочка с щелью, в которой размещается затравка, вытягиваемая вверх приводом. The closest in technical essence to the claimed is a device for producing sheet glass by the method of drawing from the melt, consisting of a furnace with a melt, on the surface of which is placed a boat with a slot in which the seed is placed, which is pulled up by the drive.

Недостатком данного устройства является то, что при вытягивании листа нарушается оптическая однородность материала. The disadvantage of this device is that when the sheet is pulled, the optical uniformity of the material is violated.

Метод и устройство не позволяют также получить лист с малыми допусками по толщине. The method and device also do not allow to obtain a sheet with small tolerances in thickness.

Цель изобретения повышение точности и производительности получения заготовок из оптического стекла. The purpose of the invention is to increase the accuracy and productivity of producing blanks from optical glass.

Указанная целью достигается тем, что блок оптического стекла помещают в камеру, разогревают до размягчения, после чего создают в камере давление инертным газом и продавливают расплав через калиброванную щелевую фильеру в направлении сил тяжести с последующим медленным охлаждением на выходе фильеры, полученный лист оптического стекла вытягивают со скоростью его давления через фильеру. This goal is achieved by the fact that the optical glass block is placed in the chamber, heated until soft, then the inert gas is created in the chamber and the melt is forced through the calibrated slotted die in the direction of gravity, followed by slow cooling at the exit of the die, the resulting sheet of optical glass is pulled with the speed of his pressure through the die.

Способ реализуется устройством, содержащим фильеру и камеру, снабженную внешними нагревателями. Внутренняя полость камеры соединена с источником сжатого газа, фильера на выходе имеет полости для прокачки охлаждающей среды, к торцу фильеры подсоединена секционированная камера охлаждения, на выходе которой установлен механизм протяжки. The method is implemented by a device containing a die and a chamber equipped with external heaters. The internal cavity of the chamber is connected to a source of compressed gas, the die at the outlet has cavities for pumping a cooling medium, a sectioned cooling chamber is connected to the end of the die, at the outlet of which there is a pulling mechanism.

Сравнение заявленного способа с прототипом показывает, что имеет место новый метод воздействия и новая последовательность операций. Comparison of the claimed method with the prototype shows that there is a new method of exposure and a new sequence of operations.

Новый метод воздействия расплав продавливают через калиброванную фильеру с одновременным вытягиванием полученного листа в направлении сил тяжести. A new method of exposure to the melt is forced through a calibrated die with simultaneous stretching of the resulting sheet in the direction of gravity.

Новая последовательность операций блок оптического стекла помещают в печь, разогревают ее, после чего продавливают через фильеру с одновременным вытягиванием со скоростью продавливания. A new sequence of operations, the block of optical glass is placed in an oven, heated, and then pressed through a die with simultaneous stretching with a speed of forcing.

Сравнение заявленного устройства с прототипом показывает, что имеет место наличия новых узлов и функциональных связей. Comparison of the claimed device with the prototype shows that there is a presence of new nodes and functional relationships.

Новые узлы охлаждаемая фильера, секционированная камера охлаждения. New nodes cooled die, sectioned cooling chamber.

Новые функциональные связи внутренняя полость камеры связана с источником чистого газа, секционированная камера охлаждения подсоединена к фильере. New functional connections The internal cavity of the chamber is connected to a source of pure gas, the sectioned cooling chamber is connected to the die.

Продавливание расплава через фильеру с одновременным его вытягиванием обеспечивает в объеме материала равномерное распределение сил. При этом в самой фильере будет иметь место переход от сжимающих к растягивающим усилиям. Возникает ненагруженная зона. Это сечение перехода от сжатия к растяжению всегда можно расположить в зоне стеклования расплава. Следовательно, стеклование расплава будет происходить в зоне, в которой отсутствуют механические напряжения. Это способствует получению места без оптических искажений. А поскольку продавливание расплава осуществляется через калиброванную фильеру, то точность полученного листа по толщине будет выше. Это позволит существенно уменьшить припуски на последующую обработку деталей из такой заготовки, что приведет к повышению производительности труда. Squeezing the melt through the die with its simultaneous drawing provides a uniform distribution of forces in the bulk of the material. At the same time, the transition from compressive to tensile forces will take place in the die itself. There is an unloaded zone. This cross section of the transition from compression to tension can always be located in the glass transition zone of the melt. Therefore, the glass transition of the melt will occur in a zone in which there are no mechanical stresses. This helps to get space without optical distortion. And since the melt is pressed through a calibrated die, the accuracy of the resulting sheet in thickness will be higher. This will significantly reduce the allowances for the subsequent processing of parts from such a workpiece, which will lead to an increase in labor productivity.

Соединение камеры для расплавления оптической массы с источником сжатого газа позволяет регулировать в широких пределах скорость продавливания, что создает условия для повышения точности заготовки. The connection of the chamber for melting the optical mass with a source of compressed gas allows you to adjust the punching speed over a wide range, which creates conditions for increasing the accuracy of the workpiece.

Снабженные полостями фильеры для прокачки охлаждающей жидкости позволяют изменить режим стеклования и поддерживать необходимую температуру стекломассы в ненагруженной зоне. Это позволяет получить заготовки с минимальными оптическим искажениями. Cavities equipped with cavities for pumping coolant allow changing the glass transition mode and maintaining the necessary temperature of the glass melt in the unloaded zone. This allows you to get workpieces with minimal optical distortion.

Наличие механизма протяжки позволяет создавать ненагруженную зону в зоне охлаждения, что способствует повышению качества получаемого листа. The presence of the pulling mechanism allows you to create an unloaded zone in the cooling zone, which helps to improve the quality of the resulting sheet.

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

Камера, выполненная по схеме рис. 1, соединялась с баллоном, заполненным аргоном. Регулирование давления в камере осуществлялось стабилизатором завода "Калибр". Фильера была изготовлена со щелью 1,5 мм, шириной 100 мм. Нагружение получаемого листа на входе фильеры осуществлялось грузами. Опыт проводился на стекле К-8. При скорости вытяжки 0,01 м/мин оптические искажения отсутствуют. The camera, made according to the scheme of Fig. 1, connected to a cylinder filled with argon. The pressure in the chamber was regulated by the stabilizer of the Caliber plant. The die was made with a slit of 1.5 mm, a width of 100 mm. Loading of the resulting sheet at the inlet of the die was carried out with loads. The experiment was carried out on K-8 glass. At a drawing speed of 0.01 m / min, optical distortion is absent.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где изображено на фиг. 1 - устройство для изготовления заготовок основы оптических дисков запоминающих устройств; на фиг. 2 разрез по А-А; на фиг. 3 разрез по Б-Б; на фиг. 4 - разрез по В-В. The invention is illustrated in the drawings, in which FIG. 1 - a device for the manufacture of blanks of the basis of the optical disks of storage devices; in FIG. 2 section along AA; in FIG. 3 section along BB; in FIG. 4 is a section along BB.

Устройство состоит из печи 1, фильеры 2, камеры охлаждения 3, механизма протяжки 4, манипулятора 5. Печь 1 содержит внутреннюю камеру 6, две боковых стенки которой сходятся книзу, образуя выходную щель 7, кожух 8 и крышку 9, имеющую штуцер 10 для подвода сжатого газа. На камеру 6 намотана электронагревательная обмотка 11. Пространство между камерой 6 и кожухом 8 заполнено теплоизоляционным материалом. В сужающейся части камеры 6 размещены датчики 12 температуры. The device consists of a furnace 1, a die 2, a cooling chamber 3, a pulling mechanism 4, a manipulator 5. The furnace 1 contains an inner chamber 6, two side walls of which converge downward, forming an exit slit 7, a casing 8, and a cover 9 having a fitting 10 for supplying compressed gas. An electric heating coil 11 is wound around the chamber 6. The space between the chamber 6 and the casing 8 is filled with insulating material. In the tapering part of the chamber 6 there are temperature sensors 12.

К выходной щели 7 подсоединена фильера 2, у выходного отверстия которой выполнена полость 13 для прокачки охлаждающей среды. Прокачка охлаждающей среды осуществляется насосной установкой 14. A die 2 is connected to the exit slit 7, at the outlet of which a cavity 13 is made for pumping a cooling medium. Pumping of the cooling medium is carried out by the pump unit 14.

Снизу к фильере 2 подсоединена секционированная камера охлаждения 3. Секции 15 соединены с термостатом 16, каждый из которых поддерживает определенную заданную температуру в секции, с которой он соединен. Контроль температуры осуществляется системой регулирования температуры (на рисунках не показаны). A sectioned cooling chamber 3 is connected to the bottom of the die 2. The sections 15 are connected to a thermostat 16, each of which maintains a certain predetermined temperature in the section to which it is connected. Temperature control is carried out by a temperature control system (not shown in the figures).

На выходе нижней секции установлен механизм протяжки 4, состоящий из привода 17, приводных валков 18 и несущей металлоконструкции 19. At the exit of the lower section, a pulling mechanism 4 is installed, consisting of a drive 17, drive rolls 18 and a supporting metal structure 19.

Под механизмом протяжки 4 смонтирован отрезной резец 20, имеющий свой привод перемещения и подвода-отвода. Under the pulling mechanism 4, a cutting tool 20 is mounted having its own drive for moving and approaching-retracting.

Манипулятор 5 установлен на металлоконструкции 21, на которой размещен накопитель 22 заготовок 23. В створе со щелью в фильере 2 на металлоконструкции 21 установлен датчик 24 наличия заготовки. The manipulator 5 is mounted on the metal structure 21, on which the drive 22 of the blanks 23 is placed. In the alignment with a slot in the die 2, the sensor 24 for the presence of the blank is installed on the metal structure 21.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Блок оптического стекла 25 помещают в камеру 6, камеру закрывают крышкой 9 и включают нагревателя 11. Разогрев стекла до температуры выше температуры стеклования осуществляется в течение заданного времени и контролируется системой регулирования по сигналам датчиков 12. После расплавления блока стекла через патрубок 10 подают разогретый, для предотвращения захолаживания стекла, инертный газ. Через полость 13 фильеры 2 начинают прокачку охлаждающей жидкости. В щель фильеры 2 устанавливают затравку, размеры которой должны обеспечивать ее захват валками 18. Под действием давления газа в полости камеры 6 расплавленная масса начинает истекать через щель 7 и попадает в фильеру 2. Фильера имеет калибровочное отверстие, где и формируется лист стекла. Скорость выдавливания подбирается такой, чтобы в момент прохода массы через фильеру, ее температура на выходе фильер была ниже температуры стеклования. В камере охлаждения 3 по секциям создаются условия постепенного понижения температуры листа в направлении от фильеры к механизму протяжки. Механизм протяжки 4, обеспечивает вытяжку листа. Скорость вытяжки устанавливается равной скорости выдавливания масс стекла через фильеру. Таким образом, валки 18 выполняют роль направляющих. В момент подхода листа 26 к датчику 24, последний срабатывает и включает отрезной нож 20, наносящий риску на стекле. Манипулятор 5 подхватывает отрезанную заготовку и переносит ее в накопитель 23. В момент захвата заготовки лист, выходящий из валков 18 поддерживается упорами 27. The optical glass unit 25 is placed in the chamber 6, the chamber is closed with a lid 9 and the heater 11 is turned on. The glass is heated to a temperature above the glass transition temperature for a predetermined time and is controlled by the control system using the signals from the sensors 12. After the glass block is melted, a heated tube is supplied through the pipe 10, for Prevent glass cooling, inert gas. Through the cavity 13 of the die 2 begin pumping the coolant. A seed is installed in the slot of the die 2, the dimensions of which must ensure its capture by the rolls 18. Under the action of gas pressure in the cavity of the chamber 6, the molten mass begins to flow out through the slot 7 and enters the die 2. The die has a calibration hole, where a sheet of glass is formed. The extrusion rate is selected so that at the moment of mass passage through the die, its temperature at the exit of the nozzles is lower than the glass transition temperature. In the cooling chamber 3 in sections, conditions are created for gradually lowering the temperature of the sheet in the direction from the die to the pulling mechanism. The pulling mechanism 4, provides a sheet. The drawing speed is set equal to the speed of extrusion of the masses of glass through the die. Thus, the rolls 18 act as guides. At the time of approach of the sheet 26 to the sensor 24, the latter is triggered and includes a cutting knife 20, putting the risk on the glass. The manipulator 5 picks up the cut workpiece and transfers it to the drive 23. At the time of capture of the workpiece, the sheet emerging from the rolls 18 is supported by stops 27.

Таким образом, комбинируя продавливание с вытяжкой и регулируя температурный режим в фильере и в зоне охлаждения, а также скорость продавливания и протяжки, можно получить заготовки необходимой точности геометрических и оптических параметров. Процесс легко автоматизируется и позволяет существенно повысить производительность труда. Thus, by combining punching with a hood and adjusting the temperature in the die and in the cooling zone, as well as the speed of punching and broaching, it is possible to obtain blanks of the required accuracy of geometric and optical parameters. The process is easily automated and can significantly increase productivity.

Claims

1. A method of manufacturing blanks of the base of the optical disks of the storage device, which consists in obtaining blanks from the melt, characterized in that the optical glass block is placed in the chamber, heated to soften, then the inert gas is created in the chamber and the melt is forced through the calibrated slotted die into direction of gravity followed by slow cooling at the exit of the die, the resulting sheet of optical glass is pulled at the speed of its movement through the die.

2. A device for manufacturing blanks of the base of optical disks of storage devices, comprising a die and a chamber equipped with external heaters, characterized in that the inner cavity of the chamber is connected to a source of compressed gas, the die has outlet cavities for pumping a cooling medium, and a sectioned chamber is connected to the end of the die cooling, at the outlet of which a pulling mechanism is installed.