本發(fā)明涉及數(shù)控設(shè)備，特別是一種熔封高溫金屬封接大功率脈沖氙燈的數(shù)控設(shè)備。

背景技術(shù)：

高溫金屬封接大功率脈沖氙燈是繼過(guò)渡玻璃熔封大功率氣體放電燈發(fā)展起來(lái)的新型氣體放電燈(引用專利：高溫金屬封接大功率脈沖氙燈及其制備方法)，是大功率激光裝置的關(guān)鍵元器件。

隨著激光事業(yè)的不斷發(fā)展，迫切需求大批量高質(zhì)量、高可靠的大功率脈沖氙燈。由于高溫金屬封接的大功率脈沖氙燈管徑大尺寸長(zhǎng)(>2000mm)，且主要由石英玻璃制作，因此這種燈所需的熔封溫度很高。采用金屬封接技術(shù)后，由于金屬封接組合體一端帶有金屬封接部位(見(jiàn)附圖2)，且氙燈制備過(guò)程中金屬封接部位與熔封位置距離很近(小于40mm)，熔封火焰的輻射熱及傳導(dǎo)熱極易導(dǎo)致金屬封接部位爆裂。

石英燈管與金屬封接組合體進(jìn)行人工熔接的技術(shù)難度極大，在熔接過(guò)程中要不斷地對(duì)金屬封接組合體進(jìn)行冷卻，很難控制燈的同軸度及尺寸精度，而且人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，不利于高溫金屬封接大功率脈沖氙燈的批量化生產(chǎn)。盡管已有專用的玻璃車床來(lái)進(jìn)行石英管熔接，但此類設(shè)備不具備冷卻功能，無(wú)法直接將石英燈管和金屬封接組合體有效熔封。本發(fā)明的一種熔封高溫金屬封接大功率脈沖氙燈的數(shù)控設(shè)備不僅適用于高溫金屬封接大功率脈沖氙燈，也可以經(jīng)過(guò)適當(dāng)改動(dòng)來(lái)熔封其它種類的氣體放電燈。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種熔封高溫金屬封接大功率脈沖氙燈的數(shù)控設(shè)備，能高精度、高質(zhì)量地將帶有金屬封接部位的石英管與石英燈管熔接，通過(guò)控制系統(tǒng)監(jiān)控火焰溫度、調(diào)節(jié)充氣流量，保證燈管接頭的同心度、機(jī)械尺寸，確保成型工件的一致性，大大降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)功效，為批量生產(chǎn)高溫金屬封接大功率脈沖氙燈提供設(shè)備保障。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種熔封高溫金屬封接大功率脈沖氙燈的數(shù)控設(shè)備，包括石英燈管夾持旋轉(zhuǎn)組件，金屬封接組合體夾持組件，石英燈管定位運(yùn)動(dòng)組件，金屬封接組合體運(yùn)動(dòng)組件，石英噴燈夾持組件，玻璃溫度監(jiān)測(cè)組件，人機(jī)交互界面，排風(fēng)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)。

所述的金屬封接組合體夾持組件包括：火焰高溫隔離板、組件固定板、水霧噴嘴、夾頭、浸潤(rùn)冷卻介質(zhì)、定位板、氣流控制器、集水排放器、卡盤、和夾頭一體的楔形結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)軸法蘭、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、法蘭、組件支撐座、傳動(dòng)皮帶、氣缸和電動(dòng)機(jī)。

所述的石英燈管夾持旋轉(zhuǎn)組件安裝于控制系統(tǒng)上表面中心偏右側(cè)位置，控制系統(tǒng)上表面右側(cè)設(shè)置金屬封接組合體運(yùn)動(dòng)組件，所述的金屬封接組合體夾持組件安裝于金屬封接組合體運(yùn)動(dòng)組件上，且石英燈管夾持旋轉(zhuǎn)組件和金屬封接組合體夾持組件的卡盤在同一條水平線上、保持一定的同軸度，所述的石英燈管夾持旋轉(zhuǎn)組件和金屬封接組合體夾持組件之間，設(shè)置有石英噴燈夾持組件和玻璃溫度監(jiān)測(cè)組件，所述的石英燈管定位運(yùn)動(dòng)組件位于控制系統(tǒng)上表面、石英燈管夾持旋轉(zhuǎn)組件左側(cè)，所述的人機(jī)交互界面與控制系統(tǒng)相連，置于石英燈管夾持旋轉(zhuǎn)組件上方，所述的排風(fēng)系統(tǒng)位于石英噴燈夾持組件和玻璃溫度監(jiān)測(cè)組件的上方，安裝于控制系統(tǒng)上。

所述的夾頭及卡盤固定于轉(zhuǎn)軸法蘭上，且卡盤嵌套于楔形結(jié)構(gòu)外側(cè)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端連接轉(zhuǎn)軸法蘭，另一端穿過(guò)組件支撐座連接氣缸，并通過(guò)法蘭固定在組件支撐座上，夾頭內(nèi)置浸潤(rùn)冷卻介質(zhì)和定位板，所述氣流控制器安裝在金屬封接組合體的金屬封接端，置于夾頭內(nèi)部，集水排放器和火焰高溫隔離板置于夾頭外側(cè)，在所述的浸潤(rùn)冷卻介質(zhì)的上方、夾頭外設(shè)置有水霧噴嘴，該水霧噴嘴和火焰高溫隔離板安裝于組件固定板上，該組件固定板安裝于組件支撐座上，所述氣缸安裝于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)右側(cè)，電動(dòng)機(jī)置于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)下方、位于組件支撐座右側(cè)，通過(guò)傳動(dòng)皮帶與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連。

所述的一種熔封高溫金屬封接大功率脈沖氙燈的數(shù)控設(shè)備，其特征在于所述的數(shù)控設(shè)備，可以用來(lái)熔封高溫金屬封接大功率脈沖氙燈、過(guò)渡玻璃封接的大功率脈沖氙燈和其它種類的氣體放電燈。

所述的一種熔封高溫金屬封接大功率脈沖氙燈的數(shù)控設(shè)備，其特征在于所述的火焰高溫隔離板是采用耐高溫材料制作，該耐高溫材料是石墨或氧化鋁耐高溫隔熱材料，在石英燈管的軸線上開(kāi)一個(gè)稍大于金屬封接組合體外徑的圓孔，將金屬封接組合體的金屬封接端通過(guò)該圓孔放置在夾頭內(nèi)，隔離火焰高溫對(duì)金屬封接部位的直接損害。

所述的一種熔封高溫金屬封接大功率脈沖氙燈的數(shù)控設(shè)備，其特征在于所述的夾頭是固定在轉(zhuǎn)軸法蘭上的一個(gè)帶槽孔的圓筒爪，通過(guò)卡盤、楔形結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)夾緊金屬封接組合體的石英管壁部分，并與石英燈管夾持旋轉(zhuǎn)組件保持同步旋轉(zhuǎn)。

所述的一種熔封高溫金屬封接大功率脈沖氙燈的數(shù)控設(shè)備，其特征在于所述的卡盤鎖緊方式為：氣缸內(nèi)輸入的壓縮空氣為動(dòng)力源，推動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和卡盤(做軸向運(yùn)動(dòng)，通過(guò)楔形結(jié)構(gòu)使卡盤(的軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閵A頭的徑向運(yùn)動(dòng)，用于工件的鎖緊。

所述的一種熔封高溫金屬封接大功率脈沖氙燈的數(shù)控設(shè)備，其特征在于所述的卡盤是可以氣動(dòng)卡盤，或液壓卡盤。

所述的熔封高溫金屬封接大功率脈沖氙燈的數(shù)控設(shè)備，其特征在于所述的水霧噴嘴安置在夾頭的外側(cè)，金屬封接組合體旋轉(zhuǎn)時(shí)冷卻水直接噴射到夾頭上，并穿過(guò)夾頭的槽孔對(duì)金屬封接組合體的金屬封接部位進(jìn)行冷卻，水霧噴嘴噴射冷卻水的溫度和流量可調(diào)控，冷卻水及其產(chǎn)生的水蒸氣通過(guò)集水排放器出水口流出。通過(guò)對(duì)冷卻水流量和溫度的調(diào)控，避免了在石英熔封過(guò)程中由于溫度過(guò)高引起的金屬封接組合體質(zhì)量下降或炸裂問(wèn)題。冷卻方式可以采用直接水冷方式，或浸潤(rùn)方式水冷。

所述的一種熔封高溫金屬封接大功率脈沖氙燈的數(shù)控設(shè)備，其特征在于熔接過(guò)程中在金屬封接組合體的金屬封接端放置一個(gè)中間開(kāi)孔的氣流控制器，對(duì)氣流進(jìn)行控制。在石英燈管與金屬封接組合體對(duì)接熔封過(guò)程中，該控制器能夠配合石英燈管另一端尾管安裝的充氣接頭，使石英燈管的內(nèi)部保持微正壓，保證熔封口的質(zhì)量和均勻性。

所述的一種熔封高溫金屬封接大功率脈沖氙燈的數(shù)控設(shè)備，其特征在于所述的石英燈管夾持旋轉(zhuǎn)組件和金屬封接組合體運(yùn)動(dòng)組件能夠在熔封過(guò)程中，控制石英燈管和金屬封接組合體保持同步旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)石英燈管和金屬封接組合體的高質(zhì)量熔封。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1、帶冷卻裝置的金屬封接組合體夾持組件，能夠?qū)饘俜饨咏M合體進(jìn)行水冷保護(hù)，通過(guò)對(duì)冷卻水流量和溫度的調(diào)控，避免了在熔封過(guò)程中由于溫度過(guò)高引起的金屬封接組合體質(zhì)量下降或炸裂問(wèn)題。

2、可在石英熔融狀態(tài)下，通過(guò)氣流控制器控制氣體流量，并結(jié)合石英燈管另一端尾管處連接的充氣接頭保證熔封口的質(zhì)量和均勻性。

3、可通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)監(jiān)控火焰溫度、調(diào)節(jié)充氣流量，保證燈管接頭的同心度、機(jī)械尺寸，確保成型工件的一致性，大大降低了人工強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，為批量生產(chǎn)高溫金屬封接大功率脈沖氙燈提供了設(shè)備保障。

附圖說(shuō)明

圖1為一種熔封高溫金屬封接大功率脈沖氙燈的數(shù)控設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1中：石英燈管夾持旋轉(zhuǎn)組件(1)，金屬封接組合體夾持組件(2)，石英燈管定位運(yùn)動(dòng)組件(3)，金屬封接組合體運(yùn)動(dòng)組件(4)，石英噴燈夾持組件(5)，玻璃溫度監(jiān)測(cè)組件(6)，人機(jī)交互界面(7)，排風(fēng)系統(tǒng)(8)，控制系統(tǒng)(9)。

圖2為金屬封接組合體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為帶冷卻裝置的金屬封接組合體夾持組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3中：金屬封接組合體(2-1)，火焰高溫隔離板(2-2)，組件固定板(2-3)，水霧噴嘴(2-4)，夾頭(2-5)，浸潤(rùn)冷卻介質(zhì)(2-6)，定位板(2-7)，氣流控制器(2-8)、集水排放器(2-9)，卡盤(2-10)，和夾頭(2-5)一體的楔形結(jié)構(gòu)(2-11)，轉(zhuǎn)軸法蘭(2-12)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2-13)、法蘭(2-14)、組件支撐座(2-15)、傳動(dòng)皮帶(2-16)、氣缸(2-17)和電動(dòng)機(jī)(2-18)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的變換范圍。

請(qǐng)先參閱圖1，圖1為一種熔封高溫金屬封接大功率脈沖氙燈的數(shù)控設(shè)備。由圖可見(jiàn)，本發(fā)明一種熔封氣體放電燈的數(shù)控設(shè)備，包括石英燈管夾持旋轉(zhuǎn)組件1，金屬封接組合體夾持組件2，石英燈管定位運(yùn)動(dòng)組件3，金屬封接組合體運(yùn)動(dòng)組件4，石英噴燈夾持組件5，玻璃溫度監(jiān)測(cè)組件6，人機(jī)交互界面7，排風(fēng)系統(tǒng)8，控制系統(tǒng)9。所述的石英燈管夾持旋轉(zhuǎn)組件1安裝于控制系統(tǒng)9上表面中心偏右側(cè)位置，控制系統(tǒng)9上表面右側(cè)設(shè)置金屬封接組合體運(yùn)動(dòng)組件4，所述的金屬封接組合體夾持組件2安裝于金屬封接組合體運(yùn)動(dòng)組件4上，且石英燈管夾持旋轉(zhuǎn)組件1和金屬封接組合體夾持組件2的卡盤在同一條水平線上、保持一定的同軸度，所述的石英燈管夾持旋轉(zhuǎn)組件1和金屬封接組合體夾持組件2之間，設(shè)置有石英噴燈夾持組件5和玻璃溫度監(jiān)測(cè)組件6，所述的石英燈管定位運(yùn)動(dòng)組件3位于控制系統(tǒng)上表面、石英燈管夾持旋轉(zhuǎn)組件1左側(cè)，所述的人機(jī)交互界面7與控制系統(tǒng)9相連，置于石英燈管夾持旋轉(zhuǎn)組件1上方，所述的排風(fēng)系統(tǒng)8位于石英噴燈夾持組件5和玻璃溫度監(jiān)測(cè)組件6的上方，安裝于控制系統(tǒng)9上。

圖2為金屬封接組合體結(jié)構(gòu)示意圖，金屬封接組合包括石英玻璃管和高溫金屬封接部位。

圖3為金屬封接組合體夾持組件的結(jié)構(gòu)示意圖，包括火焰高溫隔離板2-2，組件固定板2-3，水霧噴嘴2-4，夾頭2-5，浸潤(rùn)冷卻介質(zhì)2-6，定位板2-7，氣流控制器2-8、集水排放器2-9，卡盤2-10，和夾頭2-5一體的楔形結(jié)構(gòu)2-11，轉(zhuǎn)軸法蘭2-12、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2-13、法蘭2-14、組件支撐座2-15、傳動(dòng)皮帶2-16、氣缸2-17和電動(dòng)機(jī)2-18。

所述的夾頭2-5及卡盤2-10固定于轉(zhuǎn)軸法蘭2-12上，且卡盤2-10嵌套于楔形結(jié)構(gòu)2-11外側(cè)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2-13的一端連接轉(zhuǎn)軸法蘭2-12，另一端穿過(guò)組件支撐座2-15連接氣缸2-17，并通過(guò)法蘭2-14固定在組件支撐座2-15上，夾頭2-5內(nèi)置浸潤(rùn)冷卻介質(zhì)2-6和定位板2-7，所述氣流控制器2-8安裝在金屬封接組合體2-1的金屬封接端，置于夾頭2-5內(nèi)部，集水排放器2-9和火焰高溫隔離板2-2置于夾頭2-5外側(cè)，在所述的浸潤(rùn)冷卻介質(zhì)2-6的上方、夾頭2-5外設(shè)置有水霧噴嘴2-4，該水霧噴嘴2-4和火焰高溫隔離板2-2安裝于組件固定板2-3上，該組件固定板2-3安裝于組件支撐座2-15上，所述氣缸2-17安裝于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2-13右側(cè)，電動(dòng)機(jī)2-18置于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2-13下方，位于組件支撐座2-15右側(cè)，通過(guò)傳動(dòng)皮帶2-16與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2-13相連。

夾持金屬封接組合體的夾頭2-5采用帶槽孔的圓筒爪，與該圓筒爪一體的楔形結(jié)構(gòu)2-11外側(cè)嵌套卡盤2-10，卡盤2-10連接著傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2-13，氣缸2-17內(nèi)輸入的壓縮空氣為動(dòng)力源，推動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2-13和卡盤2-10做軸向運(yùn)動(dòng)，通過(guò)楔形結(jié)構(gòu)2-11使卡盤2-10的軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閵A頭2-5的徑向運(yùn)動(dòng)，用于工件的鎖緊(石英燈管的夾持、鎖緊方式同上)。金屬封接組合體運(yùn)動(dòng)組件4和石英燈管夾持旋轉(zhuǎn)1組件通過(guò)控制系統(tǒng)9控制二者運(yùn)動(dòng)，保證金屬封接組合體2-1和石英燈管的同步旋轉(zhuǎn)。石英噴燈夾持組件5控制石英噴燈在一定距離內(nèi)移動(dòng)，對(duì)熔封火焰的位置進(jìn)行微調(diào)。

熔封過(guò)程中，在熔封火焰和金屬封接組合體2-1之間放置一塊高溫火焰隔離板2-2，作為帶冷卻裝置的金屬封接組合體夾持組件的一部分，用以保護(hù)金屬封接組合體2-1高溫金屬封接部位。金屬封接組合體2-1金屬封接端口安裝氣流控制器2-8，石英燈管的另一端尾管安裝充氣接頭對(duì)石英燈管內(nèi)充氣，通過(guò)氣流控制器使熔封過(guò)程中石英燈管內(nèi)部保持微正壓狀態(tài)，以保證熔封接頭質(zhì)量。金屬封接組合體夾持組件2上方帶有水霧噴嘴2-4，水霧噴嘴2-4外接恒溫水槽，恒溫水槽溫度可調(diào)，夾頭2-5位于水霧噴嘴2-4下方，夾頭2-5內(nèi)置浸潤(rùn)冷卻介質(zhì)2-6，以保證冷卻水能夠均勻地對(duì)整個(gè)金屬封接部位進(jìn)行冷卻，水霧噴嘴2-5噴射出的冷卻水流經(jīng)浸潤(rùn)冷卻介質(zhì)2-6后，通過(guò)集水排放器2-9排出。夾頭2-5內(nèi)部，在浸潤(rùn)冷卻介質(zhì)2-6邊緣設(shè)置定位板2-7，用以限定金屬封接組合體2-1放置在夾頭2-5內(nèi)的長(zhǎng)度，即保證整個(gè)金屬封接部位完全處于浸潤(rùn)冷卻介質(zhì)2-6內(nèi)。

石英燈管和金屬封接組合體熔封步驟：

打開(kāi)電源總開(kāi)關(guān)，設(shè)置恒溫水槽的加熱溫度為30℃，將恒溫水槽加滿水后開(kāi)始加熱，加熱時(shí)間約為15min；將氣流控制器套封在金屬封接組合體的金屬端口上，然后將金屬封接組合體放入金屬封接組合體夾持組件的夾頭內(nèi)，推入到位；用紗布和無(wú)水乙醇擦拭燈管，將石英燈管放到托架上，裝上氣體接口，點(diǎn)擊“燈管定位”按鈕，進(jìn)行燈管定位；定位完成后點(diǎn)擊“夾緊-點(diǎn)火”按鈕，石英燈管和金屬封接組合體自動(dòng)夾緊并送入到位，至二者端口之間距離2～3mm，設(shè)置好氫氧氣流量后，水冷功能自動(dòng)開(kāi)啟，對(duì)金屬封接組合體進(jìn)行冷卻，石英噴燈點(diǎn)火，氫氧火焰燃燒；點(diǎn)擊“旋轉(zhuǎn)熔封”按鈕，石英燈管與金屬封接組合體同步旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱完成開(kāi)始熔封，并通過(guò)金屬封接組合體運(yùn)動(dòng)組件對(duì)石英燈管與金屬封接組合體端口的距離進(jìn)行微調(diào)，熔封完成。

實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明能高精度、高質(zhì)量地將石英燈管與帶金屬封接部位的石英管對(duì)接，燈管接頭的同心度好、機(jī)械尺寸可控，成型工件的一致性顯著提高，同時(shí)大大降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，能夠?yàn)榕可a(chǎn)氣體放電燈提供可靠的設(shè)備保障。