一种真空玻璃制作设备的制作方法

本实用新型涉及玻璃加工制作技术。

背景技术：

玻璃件之间的多点连接，都存在多点之间的微观间隙不一致问题，传统方法是预置连接物，由于连接物的尺寸与多连接点之间的间隙不一致，导致多点连接后各连接点的受力不一致，受力过于集中到某一个连接点上，导致损坏率居高不下。典型的是真空玻璃的两玻璃之间的连接。

真空玻璃，是指两片或多片玻璃之间有间隔的相对放置，并在玻璃片与玻璃片之间设置多个微小隔离支撑点阵列，用于抵抗抽真空后外部大气压力，经过排气密封后，玻璃片与片之间形成真空气密腔体，得到一种隔热、隔音性能优异的透明建筑材料。用于建筑物、运输工具、冷藏器具等多个技术领域中。

现有真空玻璃制作技术中采用的隔离支撑点制作工艺，其制作过程为：

在两片或多片玻璃之间布放或制作隔离支撑点，采用下述方法之一：

在其中一片玻璃表面采用下属方法之一形成支撑点：

1.在其中一片玻璃表面物理刻蚀或化学刻蚀制作凸圆柱点阵列；

2.在其中一片平板玻璃表面压延法压制凸圆柱点阵列；

3.在其中一片平板玻璃表面将胶状低熔点玻璃粉(或其他材料)涂布(印刷或点胶)在玻璃表面，后续在钢化过程中形成支撑点阵列；

4.在两片玻璃之间放置网状隔离片；

5.单独在其中一片玻璃表面采用高能量激光加热形成支撑点阵列。

6.在其中一片玻璃表面直接布放金属或高分子的隔离支撑点。

以上的现有工艺方法都可称之为预制支撑点工艺，其思维模式都是预制支撑点。

现有工艺方法存在以下共有的缺点：

由于玻璃表面本身具有一定程度的不平整，加上玻璃经钢化以后其表面的平整度进一步变化，造成当两片玻璃合片以后，其在不同支撑位置两片玻璃之间的间距无法绝对一致，其间距变化范围最大达到0.2mm以上，现有的任何预制支撑点工艺，无论怎样保证支撑点的高度与大小，由于每片玻璃均存在表面差异，两片玻璃合片以后，都无法保证在其每一个支撑点位置，两片玻璃间是完全贴合的，从而在抽完真空以后的合片玻璃，在不同位置的真空压力不均等，在极高的真空负压下，局部位置支撑点承受的压力过大，极易造成破裂，使得真空玻璃生产的成品率很低，即使是制成品，预制支撑点对真空玻璃的强度以及使用寿命都有很大影响。

如图1所示为现有技术制作的真空玻璃状态示意图，由于玻璃片15内侧面本身的微观结构不会绝对平整，预先制作并布放支撑件16后，必然会造成有的支撑件并没有完全接触到上层玻璃片，在支撑件16与上层的玻璃片之间留有支撑点间隙17，不仅没有起到支撑的作用，而且浪费了材料，降低了布放效率。而另有一部分支撑件的高度超过了接触点的玻璃片之间间隙，使这些支撑点成为过压力支撑点18，在抽真空的过程中就会造成玻璃片的大量损坏，成功的制成品其抗风压和振动的性能也大为降低，寿命很短。

现有真空玻璃制作技术中采用的封接工艺为：

先在一片玻璃四周涂覆低温玻璃粉、或金属材料粉、或有机胶，然后合上另外一片玻璃，高温熔融焊接

现有封接工艺有如下缺点：

1.由于玻璃表面的不平整或翘曲，为提高封接效果在四周必须用强力夹具，不仅制备工艺复杂，还造成玻璃整体应力分布不均匀，影响强度和寿命；

2.需要预置熔接材料，仅针对平板玻璃，且预置过程中需要保持玻璃片水平，不得有外力影响因素或风力造成溶接粉料分散、脱落，地面积累损失的废料较多、污染环境。

3.高温熔融焊接过程中，由于须整体放置在高温炉中，造成钢化玻璃退化为半钢化玻璃，影响成品真空玻璃的强度和使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型需要解决两玻璃件之间多点连接所产生的受力不一致导致损坏率高的问题,以及上述现代真空玻璃制作过程中的两类关键技术问题，提供一种真空玻璃制作设备，大幅提高成品率和使用寿命。

所述真空玻璃制作设备，其特征在于：包括三维机械平台、夹具、透镜和控制电脑；

所述三维机械平台上设有激光头，所述激光头通过激光光路与激光发生器连接，用于发出激光使玻璃照射点生成自适应支撑点；

所述透镜通过可移动的控制机构调节与照射目标之间的距离，用于调节焦点位置和覆盖范围；

所述夹具用于控制移动玻璃件，控制移动中不产生玻璃件形变地将两玻璃件拼合并稳定保持到设定的相对位置；

所述控制电脑用于控制激光头、夹具和透镜的空间位置、控制激光功率、控制夹具动作，以及协调工艺顺序；所述的工艺顺序使得通过所述夹具将欲拼合的两玻璃件以预期形成的样式无预设连接物地相对固定，使预设的连接点处的两玻璃件之间的间隙为0.2mm±0.2mm；移动三维机械平台上的激光头，使激光头对准连接点；移动透镜使输出光束的焦点对准两玻璃件的连接点之间的中点位置并覆盖聚焦点处的两玻璃件连接区域，调节激光输出功率，以设定时长间歇或连续照射使该两玻璃件的连接点或连接线被依次实时熔融连接形成一体，固化后形成玻璃件间的自适应连接点。

其夹具实施例为，所述夹具为下述三种设备之一种或多种混合使用：

A.一支或多支吸盘支架，所述吸盘支架面对玻璃件的外侧设有多支吸盘、和开口于吸盘内侧的气路，用于通过对吸盘内的真空度控制实现对玻璃件的抓取和脱离；吸盘支架由气缸或电机驱动；

B.一支或多支夹持支架，从玻璃件的侧面套设延长部件，所述夹持支架控制延长部件，用于实现对玻璃件的控制移动；夹持支架由气缸或电机驱动；

C.作用于玻璃件侧面的正压力设备，正压力设备的夹持力垂直于真空负压力。

作为形成真空的一种实施例，所述三维机械平台和夹具设于真空室内，用于已完成自适应连接点而未封边的真空玻璃半成品在真空环境中进行封边。

本实用新型公开了一种真空玻璃件之间的连接方式和实现该连接方式和完成真空玻璃制作的设备，使玻璃件之间的连接可以忽略连接处的微观间隙区别，和由该区别造成的破坏性应力，尤其在多点连接时，微观的间隙区别如果通过常规预设支撑物的方法会由于玻璃件之间的连接和受力造成严重的损坏率，本实用新型所披露的方式可以将各连接点之间的受力均匀化，消除了由预设支撑物产生的应力，同时直接将两玻璃件连接为一体。

将真空玻璃制作的成品率由不足5成大幅提高到95成以上，真空玻璃的平均使用寿命成数倍提高，而制作效率提高，成本比现有方法显著降低。由于摒弃了预先制作支撑点的方式，采用激光在两片玻璃之间在线生成自适应支撑点并将两片玻璃直接连接为一体。

本实用新型使两玻璃件之间的所有支撑点均与两玻璃内侧表面完全贴合，平均每一个支撑点承受的压力小，维持支撑点的强度与寿命。同时，由于两片玻璃与支撑点均处于融合状态，形成一体化结构，真空形成以后在所有支撑点位置上的玻璃受力分布均匀，提高真空玻璃的结构强度和稳定性，提高真空玻璃的抗风压，耐温差变化等环境适应能力，大大延长其使用寿命。将玻璃片通过连接点的融合连接为一体可以防止玻璃片之间的相对位置发生变化，从而使自适应支撑点将各连接点受力均匀化的作用丧失。

设备可以实现完全自动化，无需事先制作额外支撑物，无支撑物布放工艺，成本低、生产效率高。相对于现有的自动生产设备和工艺生产效率和成品率明显提高。而激光束其热影响区域小，加工以后对玻璃的强度不产生任何影响。

附图说明

图1是现有技术的真空玻璃板支撑结构示意图，

图2是本实用新型实施例结构与控制框图，

图3是以本实用新型工艺制作的真空玻璃板结构示意图，

图4是本实用新型制作设备实施例的工作状态示意图。

图中：1—吸盘，2—吸盘支架，3—支架升降气缸，4—Z轴支架，5—Z轴电机，6—X轴电机，7—X轴支架，8—下片玻璃，9—上片玻璃，10—Y轴支架，11—Y轴电机，12—工作平台，13—控制电脑，14—激光头，15—玻璃片，16—支撑件，17—支撑点间隙，18—过压力支撑点。

具体实施方式

通过本实用新型的实施例说明真空玻璃制作设备和制作方法：

以平板玻璃片为例，如图4所示，在此实施例中的夹具为多排设置的吸盘支架2，吸盘支架2上成列设置吸盘1，吸盘内侧开口通过气路连通到真空泵，通过控制电脑13控制串接在气路上的电控阀来操控吸盘的抓取动作。每支吸盘支架2的两端由支架升降气缸3控制升降，因此可以整体控制吸盘对上片玻璃9的均匀吸附受力而移动。支架升降气缸3的动作由控制电脑13协调控制。

激光头14设置在三维机械平台上，激光头14安装于由Z轴电机5驱动的Z轴支架4上，可沿Z轴轴向移动；Z轴支架4固定安装于X轴支架7上，X轴支架7由X轴电机6驱动可沿X轴轴向移动；X轴支架7固定安装于Y轴支架10上，Y轴支架10由Y轴电机11驱动可沿Y轴轴向移动，因此激光头14可停留于三维支架区域内的任一点上。Z轴电机5、Y轴电机11、X轴电机6均可由控制电脑13控制。

激光头14通过激光光路元件连接到激光发生器，激光发生器由控制电脑13控制。

激光头14的下方固定设有透镜，透镜用于将激光束聚焦于需要产生的支撑点处，聚焦点范围覆盖上片玻璃和下片玻璃的连接区域时即可加大功率进行烧灼。

控制系统的结构框图如图2所示，支撑件的制作过程为：

一、将一片玻璃放置在工作平台12的固定支架上作为下片玻璃8，并通过下方的真空吸附牢固。

二、上片玻璃9通过工作平台12所设置的多个较为均匀分布的吸盘夹持。预设的真空玻璃成品形状为两片等大的玻璃片重叠设置，因此上片玻璃9被夹持于下片玻璃的上方，两片玻璃之间间隙保留0.2mm。

三、将激光头移到邻近玻璃片角落的第一个支撑点位置，采用能透过玻璃的激光，瞄准所要制作支撑点的位置，将激光束能量的峰值分布范围通过光学镜片调整到略大于两片玻璃之间间隙的连接区域，调节激光输出功率，对照射点进行定时预热。

四、加大峰值功率，透过上一片玻璃，将激光能量聚焦在两片玻璃在中间间隙位置，在上下两片玻璃的表面同时加热溶融并连接形成自适应玻璃间隙的支撑点，停止输出激光。

五、沿同一根吸盘支架2移动激光头14位置到下一个预设的支撑点位置，重复第三、第四步形成自新的适应支撑点；直到完成该一排的支撑点制作。

六、激光头变更支撑点位置到另一排时，如果X轴支架7的Y轴方向被一吸盘支架2阻拦，在其他吸盘支架对上片玻璃9夹持的情况下，将该阻拦激光头移动的吸盘支架上的吸盘1释放，再将该吸盘支架的支架升降气缸3上提，使携带激光头14的X轴支架7可以穿过；X轴支架7穿过后，提起的吸盘支架下落复原，并控制吸盘吸附上片玻璃9；激光头对下一排的支撑点制作。

七、完成支撑点的制作后，对一对玻璃片进行封边。

在玻璃片的边缘一圈设定的区域内，通过激光照射的同时以设定速度沿连接线移动，遇到X轴支架7阻挡时，以上述步骤六的方式避让X轴支架7，形成连续密闭的一周封边线。

完成后的支撑点示意图如图3所示，每一个支撑点都可以完全接触到两侧的玻璃片，即使在抽真空完成后仍可保证每一个支撑点的受力基本均匀。

为使封边线内的两片玻璃片之间为真空，有下述方式实现实施例：

1、连接线的制作在真空室内完成，玻璃片被置于真空室内，沿封边线进行连续的激光照射，密闭的连接线完成后成为真空玻璃。在真空室内完成时，吸盘内的真空度高于真空室的真空度，以保证吸盘的正常工作。

经过上述过程后，即完成了两玻璃片构成的真空玻璃主要步骤。而两玻璃片在抽真空过程中不会发生局部受力过大和变形。