專利名稱：用于制造玻璃體的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造玻璃體的方法，該玻璃體特別是電化學(xué)傳感器，例如pH傳感器或其它離子敏感傳感器的玻璃體。
用于檢測介質(zhì)pH值的pH傳感器通常包括兩個(gè)同軸的玻璃管，其中外部玻璃管與內(nèi)部玻璃管在介質(zhì)接觸末端相連，使得外部玻璃管的介質(zhì)側(cè)開口密封，并且內(nèi)部玻璃管的介質(zhì)接觸末端具有離子敏感的玻璃薄膜。在外部管的介質(zhì)接觸末端部分，還提供了至少一個(gè)膜片，通過它保證了在外部腔中的參考液體和圍繞傳感器的介質(zhì)之間的電解液橋，其中外部腔形成于內(nèi)部玻璃管和外部玻璃管之間。
玻璃體的制造具有大量手工工作并且非常復(fù)雜。本申請人已經(jīng)將一種制造其上吹制有離子敏感的玻璃薄膜的內(nèi)部玻璃管的方法自動化，正如在德國專利DE 10 116 075.5和公開的說明書DE 10 116 099中所記載的。通過將PTFE的鉆通的多孔插塞插入外部玻璃管的介質(zhì)側(cè)末端并且通過將內(nèi)部玻璃管插入多孔塞的鉆孔，以這種方式制造的內(nèi)部管與外部管相結(jié)合成為所謂的單棒測鏈。相反，對于單棒測鏈的玻璃體還是有非自動化的制造過程，該測鏈包括具有在內(nèi)部玻璃管和外部玻璃管之間的玻璃連接的離子敏感薄膜。對此的原因有兩方面。首先，當(dāng)內(nèi)部玻璃管已經(jīng)裝備有離子敏感薄膜時(shí)，隨后進(jìn)行的將外部玻璃管的端部區(qū)域與內(nèi)部玻璃管的端部區(qū)域熔接將對離子敏感薄膜造成危險(xiǎn)。其次，還不能以下面的方式將外部玻璃管與內(nèi)部玻璃管相連，即，可以使用根據(jù)上述專利申請中的自動化處理而在內(nèi)部玻璃管的殘余開口的邊緣上吹制離子敏感的玻璃薄膜。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種自動制造用于單棒測鏈的玻璃體的方法。
這個(gè)目的通過獨(dú)立權(quán)利要求1的方法以及獨(dú)立權(quán)利要求10的裝置實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的制造用于電位傳感器的玻璃體的方法包括以下步驟為玻璃車床的第一心軸加載外部和內(nèi)部玻璃管，其中外部玻璃管和內(nèi)部玻璃管彼此同軸設(shè)置并且與玻璃車床的第一心軸的旋轉(zhuǎn)軸同軸設(shè)置，內(nèi)部玻璃管和外部玻璃管各自具有一個(gè)介質(zhì)側(cè)末端，并且兩個(gè)介質(zhì)側(cè)末端彼此位于限定的軸向位置；為第二心軸加載輔助玻璃管，其中第二心軸的旋轉(zhuǎn)軸與第一心軸的旋轉(zhuǎn)軸同軸設(shè)置；令輔助玻璃管靠近外部玻璃管；將外部玻璃管與輔助玻璃管熔接；在外部玻璃管或輔助玻璃管與內(nèi)部玻璃管之間制造連接；除去輔助玻璃管的殘余；制造內(nèi)部玻璃管的介質(zhì)側(cè)開口；并且形成開口的介質(zhì)側(cè)邊緣?？蛇x的，該方法還包括在介質(zhì)側(cè)邊緣上自動吹制玻璃薄膜。
上述步驟優(yōu)選地都是自動執(zhí)行的。
為了執(zhí)行本發(fā)明的方法，提供一種裝置，其包括玻璃車床和至少一個(gè)電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與多個(gè)傳感器和控制裝置相連。
該裝置包括相機(jī)，其用于監(jiān)控幾何參數(shù)，例如玻璃管的中心、軸向位置，還至少檢測外部玻璃管的直徑。相機(jī)與執(zhí)行數(shù)字圖像處理的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與第一和第二心軸的驅(qū)動裝置的控制裝置相連通。為了將輔助玻璃管與其它管相連接，令兩個(gè)心軸以相同的方向旋轉(zhuǎn)，其中另外，兩個(gè)心軸當(dāng)前優(yōu)選相同的轉(zhuǎn)速。在工作期間心軸的轉(zhuǎn)速可以為100rpm的幾倍，例如200～300rpm。
另外，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與燃燒器的控制設(shè)備相連通?？刂圃O(shè)備一方面控制向燃燒器(優(yōu)選地，燃燒設(shè)備)饋送的混合氣體，另一方面還控制燃燒器的位置及其相對于心軸軸線的角度。
要加工的玻璃部分的溫度是控制燃燒器的基本標(biāo)準(zhǔn)；利用高溫計(jì)檢測溫度，該高溫計(jì)同樣與中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連通。工作溫度可以是例如約800℃～900℃。
吹風(fēng)管與內(nèi)部和外部玻璃管通過它們遠(yuǎn)離介質(zhì)的末端相連通。吹風(fēng)管中的氣壓優(yōu)選地同樣由中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制。
輔助玻璃管背離外部玻璃管和內(nèi)部玻璃管的末端優(yōu)選地在處理期間被壓密地封閉。
優(yōu)選地，該裝置同樣還包括可自動就位的工具托架，其同樣由中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制。工具托架可以支持耐熱工具，該工具例如具有陶瓷材料或碳纖維材料，介質(zhì)側(cè)開口的邊緣可與該工具成形。
優(yōu)選地還提供自動操縱器，例如夾持設(shè)備，利用它將玻璃管從箱盒除去并加載心軸。另外，優(yōu)選地在形成介質(zhì)側(cè)開口之后，玻璃體被利用自動操縱器從玻璃車床除去，并直接或經(jīng)由箱盒而傳送至用于吹制薄膜的裝置。
現(xiàn)在根據(jù)附圖中示出的實(shí)施例解釋本發(fā)明的方法和本發(fā)明的裝置，附圖中

圖1是在本發(fā)明的方法的實(shí)施例中的不同工作階段期間玻璃體的示意性縱截面。
考慮到所示的方法的實(shí)施例，關(guān)于單獨(dú)的方法步驟需要注意以下問題。在向第一和第二心軸加載玻璃管時(shí)，優(yōu)選地為每個(gè)管提供限定的軸向止塊，以相對于彼此設(shè)定管的軸向位置。外部玻璃管2和內(nèi)部玻璃管1必須還相對于第一心軸的心軸軸線對中心。對中心的監(jiān)控是由相機(jī)完成的，相機(jī)與執(zhí)行數(shù)字圖像處理的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連。利用相機(jī)和圖像處理，還另外檢測內(nèi)部和外部玻璃管的介質(zhì)側(cè)管末端的軸向位置。另外，檢測管直徑。
在輔助玻璃管3向外部玻璃管2的靠近中，輔助玻璃管優(yōu)選地首先移動到與外部玻璃管相距約1mm。然后，利用燃燒器加熱玻璃管，使它們足以熔接到一起。
為了將輔助玻璃管與外部玻璃管熔接，令輔助玻璃管充分接近外部玻璃管。根據(jù)需要，玻璃管的連接甚至輕微地軸向翻轉(zhuǎn)并隨后伸長。根據(jù)需要，翻轉(zhuǎn)和伸長也可以重復(fù)多次，以達(dá)到均勻連接。為了調(diào)節(jié)連接位置的直徑，可以利用吹風(fēng)管控制玻璃管中的氣壓。
在該方法的進(jìn)一步發(fā)展中，外部玻璃管在其介質(zhì)側(cè)末端部分具有至少一個(gè)陶瓷膜片，其可以例如至少部分熔入介質(zhì)側(cè)端面中。為了便于熔入，當(dāng)前優(yōu)選的是陶瓷薄膜元件的外表面的至少一部分具有玻璃涂層，膜片可以利用該玻璃涂層熔入端面。通過輔助玻璃管與外部管的熔接，膜片集成在得到的玻璃體外部管中。
為了在內(nèi)部玻璃管和由外部玻璃管和輔助玻璃管構(gòu)成的外部管之間制造連接，外部管被部分加熱并在輔助玻璃管心軸的方向上長度拉伸，使得加熱部分的直徑減小到足以令外部管的部分與內(nèi)部管的介質(zhì)側(cè)邊緣連接并熔接。為了令連接均勻，可以在期望的末端位置周圍進(jìn)行翻轉(zhuǎn)和伸長，其中氣壓可利用吹風(fēng)管而調(diào)整，以控制直徑。
在這個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部玻璃管在其介質(zhì)側(cè)末端具有盤狀或碟狀徑向拓寬，這便于連接至外部管。
在這個(gè)方法實(shí)施例中，然后通過加熱在介質(zhì)側(cè)上與內(nèi)部玻璃管和外部管之間的連接軸向相距的一部分外部管，使用寬火焰或擺動燃燒器加熱該部分，然后在長度上軸向拉伸該部分，而形成圓錐4。
為了除去輔助玻璃管的殘余3’，以窄的火焰加熱軸向限定的分離部分，并在長度上拉伸它，直至外部管部件之間的連接在分離部分處斷裂。
由于管的介質(zhì)側(cè)開口在除去輔助玻璃管之后被關(guān)閉，管必須被吹通，以再次制造介質(zhì)側(cè)開口5。為此，封閉的末端區(qū)域在限定的軸向部分中被加熱。
為了形成介質(zhì)側(cè)開口的邊緣6，耐熱工具被移動至開口的熔化邊緣6，該工具具有輪廓，以形成開口的邊緣6。
盡管在管的初始定位和定中心之后的中間步驟可以在相機(jī)的監(jiān)督下進(jìn)行，也可以基于存儲的程序而無需圖像處理控制地“盲”進(jìn)行，但是當(dāng)前優(yōu)選的是，在形成邊緣的情況中，基于相機(jī)監(jiān)控完成這個(gè)過程步驟的監(jiān)視和控制。以這種方式，可以獲得邊緣的恒定質(zhì)量，這是自動吹制玻璃薄膜所需要的。
關(guān)于吹制玻璃薄膜的細(xì)節(jié)，參考申請人的上述專利公開。原理上，它是這樣實(shí)現(xiàn)的將由內(nèi)部玻璃管和外部玻璃管構(gòu)成的玻璃體以介質(zhì)側(cè)邊緣放置到玻璃熔料的表面上，然后升高玻璃體，令玻璃熔料膜在介質(zhì)側(cè)邊緣張開并封閉介質(zhì)側(cè)開口。然后，利用預(yù)定的壓力曲線，從膜吹制玻璃薄膜。
根據(jù)需要，在形成介質(zhì)側(cè)邊緣之后且吹制薄膜之前從玻璃車床除去玻璃體，并且用于吹制薄膜的裝置然后被加載玻璃體，從而可以進(jìn)行薄膜的吹制。
權(quán)利要求
1.自動制造用于電位傳感器的玻璃體的方法，包括為玻璃車床的第一心軸加載外部玻璃管和內(nèi)部玻璃管，其中外部玻璃管和內(nèi)部玻璃管彼此同軸設(shè)置并且與玻璃車床的第一心軸的旋轉(zhuǎn)軸同軸設(shè)置，內(nèi)部玻璃管和外部玻璃管各自具有一個(gè)介質(zhì)側(cè)末端，并且兩個(gè)介質(zhì)側(cè)末端彼此位于限定的軸向位置；為第二心軸加載輔助玻璃管，其中第二心軸的旋轉(zhuǎn)軸與第一心軸的旋轉(zhuǎn)軸同軸設(shè)置；令輔助玻璃管靠近外部玻璃管；將外部玻璃管與輔助玻璃管熔接得到外部管；在由外部玻璃管和輔助玻璃管構(gòu)成的外部管與內(nèi)部玻璃管之間制造連接；從外部管除去輔助玻璃管的殘余；制造內(nèi)部玻璃管的介質(zhì)側(cè)開口；以及形成開口的介質(zhì)側(cè)邊緣。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在形成的開口介質(zhì)側(cè)邊緣上自動吹制玻璃薄膜。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中內(nèi)部玻璃管在其介質(zhì)側(cè)末端具有盤狀或碟狀徑向拓寬。
4.如權(quán)利要求1～3之一所述的方法，其中在制造外部管與內(nèi)部玻璃管之間的連接之后且在從外部管除去輔助玻璃管殘余之前，在外部管的介質(zhì)側(cè)末端形成圓錐。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中制造介質(zhì)側(cè)開口包括吹通內(nèi)部玻璃管。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中形成介質(zhì)側(cè)開口的邊緣是利用具有陶瓷材料或碳纖維材料的工具實(shí)現(xiàn)的。
7.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中形成介質(zhì)側(cè)開口的邊緣由相機(jī)和數(shù)字圖像處理監(jiān)視及控制。
8.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中外部玻璃管在其介質(zhì)側(cè)末端部分中具有至少一個(gè)陶瓷膜片，其至少部分熔入介質(zhì)側(cè)端面。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中陶瓷薄膜元件的外表面的一部分具有玻璃涂層，膜片以該涂層熔入端面中。
10.用于執(zhí)行前述任一權(quán)利要求所述的方法的裝置，包括玻璃車床，其具有兩個(gè)同軸的可彼此軸向移動的心軸；自動控制的燃燒器；監(jiān)視相機(jī)，用于監(jiān)視上述過程步驟中的至少一個(gè)步驟；溫度傳感器，用于監(jiān)視要加工的玻璃管部分的溫度；操縱器，用于自動加載心軸；和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其在功能上與前述部件耦合，用于從所述部件接收測量數(shù)據(jù)和/或用于控制所述部件；和程序存儲器，其具有用于執(zhí)行如權(quán)利要求1～9的方法的控制程序。
全文摘要
一種用于制造用于電位測量傳感器的玻璃體的方法，包括為玻璃車床的第一心軸加載外部(2)和內(nèi)部(1)玻璃管，其中玻璃管(1，2)彼此同軸設(shè)置并且與第一心軸的旋轉(zhuǎn)軸同軸設(shè)置，內(nèi)部玻璃管(1)和外部玻璃管(2)各自具有一個(gè)介質(zhì)側(cè)末端，并且兩個(gè)介質(zhì)側(cè)末端相對于彼此位于限定的軸向位置；為第二心軸加載輔助玻璃管(3)，其中第二心軸的旋轉(zhuǎn)軸與第一心軸的旋轉(zhuǎn)軸同軸設(shè)置；令輔助玻璃管(3)靠近外部玻璃管(2)；將外部玻璃管與輔助玻璃管(3)熔接；在外部玻璃管(2)或輔助玻璃管(3)與內(nèi)部玻璃管(1)之間制造連接；除去輔助玻璃管(3)的殘余；制造內(nèi)部玻璃管(1)的介質(zhì)側(cè)開口(5)；并且形成開口的介質(zhì)側(cè)邊緣(6)?？蛇x的，該方法還包括在介質(zhì)側(cè)邊緣(6)上自動吹制玻璃薄膜。
文檔編號C03B23/09GK1922113SQ200480036024
公開日2007年2月28日 申請日期2004年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月5日
發(fā)明者卡特林·肖爾茨, 斯特凡·奧拉斯, 斯文·黑蒂希, 延斯·福格特倫德 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾測量及調(diào)節(jié)技術(shù)分析儀表兩合公司