超细直径内窥镜用物镜镜片的制造装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种超细直径内窥镜用物镜镜片的制造装置及制造方法，包括从左往右依次共轴设置于框架上的管式炉、牵引装置和切割装置；其方法步骤：1）将玻璃料块切割成长料块；2）通过滚圆机加工成粗直径玻璃棒，并研磨抛光；3）将粗直径玻璃棒通过精密调速电机送至真空防尘的管式炉中加温软化；4）将加温软化的粗直径玻璃棒通过牵引装置牵引制成超细直径的玻璃棒；5）研磨抛光、由电机带树脂切割刀旋转切割、光学冷加工。本发明专利技术在加工直径小于0.7mm镜片时不容易破裂，报废率低，直径公差小，容易满足客户需求，同时具有生产成本低，效率高等特点。

Apparatus for manufacturing objective lens for superfine diameter endoscope and method for manufacturing the same

The invention relates to a micro diameter endoscope device manufacturing objective lens and manufacturing method, including tube type furnace, from left to right are arranged on the frame of the traction device and the cutting device; the method comprises the following steps: 1) the glass block cutting up material block; 2) by rolling round machine processing large diameter glass rod, and grinding and polishing; 3) the diameter of glass tube furnace by precision motor is sent to the vacuum dust heating and softening; 4) heating softening of large diameter glass rod through the traction traction device made of superfine glass rod diameter; 5) grinding and polishing, composed of a motor with resin cutting rotary cutting knife, optical processing. The invention is not easy to break when the diameter of the lens is less than 0.7mm, the scrap rate is low, the diameter tolerance is small, and the utility model is easy to satisfy customer requirements, and has the advantages of low production cost and high efficiency.

【技术实现步骤摘要】
超细直径内窥镜用物镜镜片的制造装置及其制造方法
本专利技术属于光学镜片的制造领域，特别涉及一种超细直径内窥镜用物镜镜片的制造装置及其制造方法。
技术介绍
内窥镜的发展已超过200年历史，为医疗微创、工业无损检测和公检法痕迹识别等领域做出了不可磨灭的贡献。内窥镜经历了硬性内窥镜、光纤内窥镜、电子内窥镜、胶囊内窥镜的发展阶段，自1999年始超细直径内窥镜由德国铂立公司（PolydiagnostGmbH.）率先采用日本藤仓公司（FujikuraLtd.）的石英传像光纤（imagefiber）和自聚焦透镜组装进入市场，但由于自聚焦透镜只能对确定工作距离的物方即没有景深的物方成像以及色差很大的问题，得不到应用领域的认可，直到2010年具有景深物镜系统的出现才真实地进入市场，获用户认同，但直径小于0.7mm、公差满足±0.01mm镜片制造至今都是难题。众所周知超细直径内窥镜将在医疗微创/无创、工业精密无损检测、公检法系统的微细痕迹识别等领域有广阔的应用前景，我国“国家重点研发计划：基础材料技术提升与产业化重点专项2016年度项目申报指南”列入超细直径内窥镜的发展方向，显然不能回避超细直径镜片的制造难题。现在我国从事或将来制造超细直径内窥镜的公司在直径小于0.7mm、公差满足±0.01mm镜片都需委托瑞士、德国、美国、日本等发达国家去制造，将会失去自主知识产权并受制于人，当然发达国家的制造方法并不是十全十美。现在世界通用制造超细直径镜片的方法有二种：1是先制造小球，然后磨边再切割后光学冷加工，如图1；2是采用无心磨床加工细直径玻璃棒，切割后进行光学冷加工，图2为其工艺流程。这二种方法在加工直径小于0.7mm镜片时容易破裂，报废率极高，直径公差难以满足要求。美国专利7116486、7715105提出了制造直径小于1mm镜片的方法，先加工略粗直径的圆柱棒，如1.7mm～2mm，置于支承槽中，通过锯切多次逼近成超细直径圆柱棒，切割后进行光学冷加工。这种方法非常费工费时，成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种能够制造直径小于0.7mm的超细直径内窥镜用物镜镜片的制造装置及其制造方法。实现本专利技术目的的技术方案是：一种超细直径内窥镜用物镜镜片的制造装置，包括从左往右依次共轴设置于框架上的真空防尘式管式炉、牵引装置和切割装置；所述管式炉包括依次相接的加温区、软化区和退火区，且内膛通过间隔距离设置电炉丝；所述加温区的工作长度为3cm，加温区的温度由加温进口到加温出口逐渐升高，加温进口处与加温出口处的温度差为100℃；所述软化区的工作长度小于3cm；所述软化区的温度与玻璃软化点温度匹配；所述退火区的工作长度大于或等于10cm，退火区的温度由退火进口到退火出口逐渐降低，退火进口处与退火出口处的温度差为100℃；所述牵引装置为双机械手轮换夹持牵引或履带夹持牵引；所述切割装置包括通过电机带动旋转切割的树脂切割片。上述技术方案所述双机械手轮换夹持牵引包括夹持手、调速电机、丝杠和固定框架；所述固定框架固定安装于管式炉的出口端；所述丝杠具有两根，且以超细直径玻璃棒为中心对称轴对称设置于固定框架的两侧，各丝杠的一端分别与对应的调速电机的转轴相连接；所述夹持手为两个气动夹持手，一个夹持手通过对应连接件螺纹连接于一根丝杠的左端，另一个夹持手通过对应连接件螺纹连接于另一根丝杠的右端，两个夹持手的气动夹持夹头均对应超细直径玻璃棒位置设置。上述技术方案所述履带夹持牵引包括并列设置的主动牵引履带和从动牵引履带；所述超细直径玻璃棒夹持于主动牵引履带和从动牵引履带之间；所述主动牵引履通过电机旋转作直线牵引。上述技术方案所述管式炉真空压力介于0.01～4MPa，管式炉的内膛为刚玉管，管式炉的外壁上安装有温控仪表和速控仪表，且管式炉的炉壁一面有玻璃观察窗口。一种超细直径内窥镜用物镜镜片的制造方法，包括以下步骤：1）将玻璃料块切割成长料块；2）通过滚圆机加工成直径介于4～20mm的粗直径玻璃棒，并研磨抛光；3）将粗直径玻璃棒通过精密调速电机送至真空防尘的管式炉中加温软化；4）将加温软化的粗直径玻璃棒通过牵引装置牵引制成超细直径的玻璃棒；5）研磨抛光、切割、光学冷加工。上述技术方案所述步骤4）中，由二个机械手在管式炉外沿导轨轮换牵引超细直径玻璃棒，牵引至终端的机械手在切断超细直径玻璃棒同时，前端机械手已夹持超细直径玻璃棒并开始牵引。上述技术方案所述步骤4）中，超细直径玻璃棒夹持于主动牵引履带和从动牵引履带之间，主动牵引履带在电机旋转下作直线牵引。上述技术方案中，牵引速度设定为V2，V2=V1×（ɸ/d）2，其中，ɸ为粗直径玻璃棒的直径、d为超细直径玻璃棒的直径。上述技术方案所述步骤3）中，精密调速电机的速度设定为V1，V1的范围为0.5～2mm/分钟，精度要求±0.05mm/分钟。上述技术方案所述步骤5）中，超细直径玻璃棒的切割采用电机带动树脂切割片旋转切割，电机的转速ω=L/V2，其中，L为所切割的长度，V2为牵引速度。采用上述技术方案后，本专利技术具有以下积极的效果：（1）本专利技术将玻璃通过滚圆机加工成粗直径的玻璃棒，粗直径玻璃棒送至管式炉中加温软化，通过牵引制成超细直径的玻璃棒，在加工直径小于0.7mm镜片时不容易破裂，报废率低，直径公差小，容易满足客户需求，同时具有生产成本低，效率高等特点。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中图1示出超细直径镜片的小球法制造工艺流程。图2示出超细直径镜片的无心磨床法制造工艺流程。图3示出通过多次锯切逼近超细直径玻璃棒的制造方法。图4示出本专利技术超细直径镜片的制造流程图。图5示出本专利技术超细直径玻璃棒机械手牵引成形装置示意图。图6示出实施例一管式炉成形光学玻璃H-K9L的温度曲线。图7示出双机械手轮换夹持牵引装置的结构示意图。图8示出实施例二管式炉成形光学玻璃H-K9L的温度曲线。图9示出超细直径玻璃棒履带牵引成形装置示意图。图10示出履带夹持牵引结构原理图。图11示出主动牵引履带与电机、框架的连接示意图。图12示出实施例三管式炉成形光学玻璃H-K9L的温度曲线。图13示出实施例四管式炉成形光学玻璃H-F4的温度曲线。附图中标号为：粗直径玻璃棒1，管式炉2，双机械手轮换夹持牵引3，夹持手3.1，连接件3.2，丝杠3.3，调速电机3.4，固定框架3.5，切割机4，超细直径玻璃棒5，履带夹持牵引6，主动牵引履带6.1，从动牵引履带6.2，框架6.3，电机6.4。具体实施方式本专利技术涉及一种超细直径内窥镜用物镜镜片的制造装置，包括从左往右依次共轴设置于框架6.3上的管式炉2、牵引装置和切割装置；管式炉2包括依次相接的加温区、软化区和退火区，且内膛通过间隔距离设置电炉丝；加温区的工作长度为3cm，加温区的温度由加温进口到加温出口逐渐升高，加温进口处与加温出口处的温度差为100℃；软化区的工作长度小于3cm；软化区的温度与玻璃软化点温度匹配；退火区的工作长度大于或等于10cm，退火区的温度由退火进口到退火出口逐渐降低，退火进口处与退火出口处的温度差为100℃；牵引装置为双机械手轮换夹持牵引3或履带夹持牵引；切割装置包括通过电机6.4带动旋转切割本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超细直径内窥镜用物镜镜片的制造装置，其特征在于：包括从左往右依次共轴设置于框架上的真空防尘式管式炉、牵引装置和切割装置；所述管式炉包括依次相接的加温区、软化区和退火区，且内膛通过间隔距离设置电炉丝；所述加温区的工作长度为3cm，加温区的温度由加温进口到加温出口逐渐升高，加温进口处与加温出口处的温度差为100℃；所述软化区的工作长度小于3cm；所述软化区的温度与玻璃软化点温度匹配；所述退火区的工作长度大于或等于10cm，退火区的温度由退火进口到退火出口逐渐降低，退火进口处与退火出口处的温度差为100℃；所述牵引装置为双机械手轮换夹持牵引或履带夹持牵引；所述切割装置包括通过电机带动旋转切割的树脂切割片。

【技术特征摘要】
1.一种超细直径内窥镜用物镜镜片的制造装置，其特征在于：包括从左往右依次共轴设置于框架上的真空防尘式管式炉、牵引装置和切割装置；所述管式炉包括依次相接的加温区、软化区和退火区，且内膛通过间隔距离设置电炉丝；所述加温区的工作长度为3cm，加温区的温度由加温进口到加温出口逐渐升高，加温进口处与加温出口处的温度差为100℃；所述软化区的工作长度小于3cm；所述软化区的温度与玻璃软化点温度匹配；所述退火区的工作长度大于或等于10cm，退火区的温度由退火进口到退火出口逐渐降低，退火进口处与退火出口处的温度差为100℃；所述牵引装置为双机械手轮换夹持牵引或履带夹持牵引；所述切割装置包括通过电机带动旋转切割的树脂切割片。2.根据权利要求1所述的一种超细直径内窥镜用物镜镜片的制造装置，其特征在于：所述双机械手轮换夹持牵引包括夹持手、调速电机、丝杠和固定框架；所述固定框架固定安装于管式炉的出口端；所述丝杠具有两根，且以超细直径玻璃棒为中心对称轴对称设置于固定框架的两侧，各丝杠的一端分别与对应的调速电机的转轴相连接；所述夹持手为两个气动夹持手，一个夹持手通过对应连接件螺纹连接于一根丝杠的左端，另一个夹持手通过对应连接件螺纹连接于另一根丝杠的右端，两个夹持手的气动夹持夹头均对应超细直径玻璃棒位置设置。3.根据权利要求1所述的一种超细直径内窥镜用物镜镜片的制造装置，其特征在于：所述履带夹持牵引包括并列设置的主动牵引履带和从动牵引履带；所述超细直径玻璃棒夹持于主动牵引履带和从动牵引履带之间；所述主动牵引履通过电机旋转作直线牵引。4.根据权利要求2或3所述的一种超细直径内窥镜用物镜镜片的制造装置，其特征在于：所述管式炉真空压...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐明泉，徐令仪，徐秀红，苏林，毕小梅，杨来梅，
申请(专利权)人：泰州市桥梓光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32