將平玻璃板切割成多個矩形板的方法和裝置的製作方法

2023-04-30 08:44:16 2

專利名稱：將平玻璃板切割成多個矩形板的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於將平玻璃板切割成多塊具有預先規定的邊長的矩形板的方法，它藉助於一個沿著切割線運動的雷射束並結合一個對應配置的冷卻點以誘發一個沿著切割線的，超過玻璃斷裂強度的熱應力，同時也藉助於各自在切割線的起始處機械誘發的起始裂紋。
平玻璃板的傳統分割方法的基礎是藉助於一塊金鋼石或者一個切割小輪首先在玻璃上產生一個刻劃，以便隨後通過一個外部機械力沿著這樣產生的薄弱位置而使該玻璃斷開(刻劃斷開法)。這種方法的缺點是由於該刻劃在表面上產生顆粒(碎片)，它們可能堆積在玻璃上並在那裡例如造成擦傷。同樣可能在切割稜上形成所謂的貝殼狀斷口，這使玻璃邊緣不平整。此外在刻劃時所產生的在切割稜上的微裂紋降低了機械強度，也就是增加了破裂的危險。
為了避免產生碎片和貝殼狀斷口以及微裂紋，在開始切割玻璃時以熱產生的機械應力為基礎。此處指向玻璃的熱源以固定的速度相對於玻璃運動並產生一個如此高的熱應力，從而使玻璃產生裂紋。紅外線輻射器、特定的氣焊槍以及尤其是雷射器都滿足該熱源的必要性能，就是使熱能能夠局部地，也就是能夠以一個優於一毫米的對應於典型切割精度的精度來定位。雷射由於其良好的可聚焦性、良好的功率可控性以及可使射束成形並因而使輻射強度分布於玻璃上而已被證明是有效的並已得以實施。既可以用雷射束首先刻劃玻璃，以便隨後機械地使其斷開，也可以直接用雷射束結合一個機械產生的起始裂紋，也稱為開始或初始裂紋來燒斷，也就是切割玻璃。本發明可以認為是切割的另一種可供選擇的方案。
該雷射束切割法，就是通過用聚焦的雷射束進行局部加熱並與來自外部的冷卻相結合，誘發一個熱機械應力直至超過材料的破裂強度，已知這種方法分幾個步驟，例如見EP0872303A2，DE69304194T2和DE4305107C2。因而此處不需要詳細加以敘述。
對於許多技術應用來說，尤其對於現代通信產品如行動電話、袖珍計算器等等的顯示屏的製造都需要具有預先規定的邊長的矩形薄玻璃板。這些矩形板也包括正方形規格的玻璃板，它們典型地是通過將一塊較大的平玻璃板分成多塊矩形板而產生。首先沿著多條相互平行布置的第一次切割線切割該較大的平玻璃板，然後偏轉90°，同樣沿著多條平行的第二次切割線進行切割。這樣就產生了由按90°夾角切割的切割線的交點所規定的，所希望的矩形板，其中在這些平行的切割線之間的距離分別規定了這些矩形板的邊長。
在通過切割較大的平玻璃板來製造矩形板的方法中，鑑於受工藝方法的限制必需要用機械方法產生起始裂紋，比較典型的是用一種切割小輪，因而就產生了以下的問題。在該第一次切割線處形成起始裂紋時可以將切割小輪尺寸準確地放置在待切割的平玻璃板的稜邊上，也就是可以以最佳方式產生一個起始裂紋，而對於偏轉90°的第二次切割線來說就是這樣了。此處必須使切割小輪在兩條偏轉90°布置的切割線的交點處從上面放上去。這不僅要求通過一種相應地精確工作的控制系統使切割小輪很精確地實現點準確的定位，而且也是工藝方法所限定地必然造成四塊矩形玻璃板的這四個各自在切割線的交點處匯合的角產生損傷，這是因為起始裂紋並不象在該第一次切割線時那樣，可以開始於板的稜邊上因而使板的損傷很小，而是必須從上面過來相對平面地開始於切割線的交點上。
為了避免這些缺點，可以不在一個工作過程中來切割和分開這些矩形板，也就是說分割過程必須中斷。
本發明的任務是實施文首所述的方法，或者設計附屬的實施裝置，從而即使對於第二次切割線來說也能夠在一個工作過程內，也就是不必中斷分割過程，並在不使板產生較大損傷的情況下，如在第一次切割線時設置起始裂紋那樣，以同樣較小的費用精確地機械形成一個起始裂紋。
在該方法中達到了預期目的，即從文首所述的方法出發，藉助於一個沿著切割線運動的雷射束與一個對應配屬的冷卻點相結合以便沿著切割線誘發一個超過玻璃破裂強度的熱應力，同時藉助於分別在切割線開頭的機械誘發的初始裂紋將一塊平玻璃板切割成多個具有預定稜邊長的矩形板，按照本發明按幾個步驟進行在一個基本位置上沿著幾根平行的第一次切割線通過在平玻璃板稜邊上每條切割線的開頭處誘發的初始裂紋將平玻璃板分割成多塊分體玻璃板切割，其中這些切割線的間距分別按照矩形板的一條稜邊的預定長度來確定，-將這樣切割過的平玻璃板旋轉90°並使切割後的分板相互移動分開至一個預定的間距，並且-沿著多條平行的第二次切割線通過在每塊分板稜邊上的每條切割線的開頭處誘發的初始裂紋將已經相互移動分開的分板切割成矩形板，其中這些切割線垂直於該第一次切割線走向，並且它們的間距分別按待切割的矩形板的另一稜邊的預定長度來確定，關於文首所指出的藉助於一種雷射束切割裝置將一塊平玻璃板切割成多塊具有給定邊長的矩形板的裝置，按照本發明該項任務的解決辦法是採用了一個裝在一個基體上可以旋轉90°的切割臺，平玻璃板可壓緊在該臺上，而且該切割臺由多個布置在基體上可以相互移動分開的臺部分組成。
因而用本發明的這些措施就可以藉助於用雷射對玻璃進行誘發應力的切割，在一個工作過程裡就將玻璃板切斷並分開，而不必中斷分割過程。此外可以使對雷射切割來說所必要的初始裂紋精確地定位，並使在帶來初始裂紋時產生的損傷保持最小。
按照本發明的一種設計方案，用一個工藝過程就可以實現特別的優點，其中平玻璃板的邊界部位分別作為廢棄板料被切下。因而確保了待切割成的矩形板的稜邊沒有損傷。
按照本發明的一種改進方案用一個工藝過程就實現了一種特別精確定位的初始裂紋，此時藉助於一種控制運動的硬金屬切割小輪誘發初始裂紋，該切割小輪在各自要刻劃的玻璃稜邊前下降，然後向稜邊移動進行刻劃。
按照本發明的一種設計方案通過一種裝置就可以按照裝置使臺部分實現必要精確的、可重現的分離移動，其中在基體上固定了二條相互平行布置的導向軌，而且每個臺部分都固定在二個移動小車上，這些小車通過傳動系統可滑動地裝在導向軌上。
優選該裝置的切割臺以已知的方式配置一個用於夾緊平玻璃板和切割成的分板的真空系統。若每個臺部分都配置一個可分開控制的真空區，則具有特別的優點。因而切割成的分板就可以分開地固定和鬆開，從而避免了由於真空而可能壓緊的玻璃對於以後的雷射切割產生負面影響。
由於在用雷射束切割時初始裂紋的精確定位很重要，因而本發明的一種設計方案就採用了一種裝置，其中設有一個可以在其運動中定位的用於產生一個機械的初始裂紋的硬金屬切割小輪。此時切割小輪就有碰觸切割臺的危險，尤其是在薄玻璃時由於切割臺的不可避免的不平整性而在切割小輪恆定推進時可能會發生這種情況，為了減小這種危險，而且為了避免對應配屬於切割的雷射束點的冷卻空氣在切割時將玻璃板抬起，本發明的一種設計方案設有一種裝置，其中在這些臺部分裡沿著切割臺90°位置時的切割線在臺部分相互移動開時設計了一個下凹的槽。鼓入的冷空氣便可以經過該槽逸出，或者如果切割小輪在玻璃板之下移動，那麼它就可以深入到槽裡而沒有損傷。
以下根據附圖所示的實施例對本發明進行詳細敘述。圖示為

圖1在二個附圖部分A和B裡表示了將一塊平玻璃板切割成多塊矩形板的基本原理，它藉助於雷射束切割與一個機械的初始裂紋相結合，按附圖部分A在平玻璃板的一個基本位置上沿著矩形的一條稜邊與第一次切割線相結合，按附圖部分B在平玻璃板的一個旋轉90°的位置上沿著矩形的另一條邊與第二次的切割線相結合；圖2按本發明的切割裝置的一種優選的實施例，它具有一個在基本位置上可旋轉90°的切割臺，該臺由多個臺部分組成，這些臺部分通過移動小車和裝在一個基體上的導向軌而可以相互移動分開；圖3按圖2的切割臺在90°位置上；以及圖4具有沿切割線集成在臺部分裡的槽的一種實施形式。
圖1在二個附圖部分A和B中表示了按照本發明的用於將一塊平玻璃板1切割成多塊，此處是四塊矩形板的方法的基本原理。第一步在0°位置上，也就是平玻璃板1的基本位置上，如附圖部分A所示，通過雷射束切割在X方向上在平玻璃板裡生成三條平行的切割線1-3，並具有附屬的起始裂紋，也就是刻劃1-3，它們通常是機械地用一個切割的小輪產生的。刻劃1-3則可以以最佳方式精確地設置在平玻璃板1的稜邊上，在刻劃的周圍對玻璃板的損傷最小。
例如由文首所列的文獻已知該雷射束切割。具有一種預先規定的射束輪廓以及因此一個相應構形的切割點的雷射束就沿著切割線移動。由於雷射束而在平玻璃板裡產生了高溫，因而在平玻璃板1裡沿著要分離開的切割線產生了熱應力。
為了加大熱應力就按已知的方式在切割線上以一個規定的間距緊隨切割點進行冷卻點式的冷卻。這種冷卻點也可以與切割點對中地布置，它例如通過將冷空氣或者氣體/液體混合物從一個噴咀吹出而產生。由於刻劃而使玻璃在切割的開始點處有薄弱處，因而玻璃就根據建立起的熱應力而沿著切割線斷開。
按附圖部分A所示進行了切割1-3，這形成了二塊良好的玻璃板2和3以及二塊邊緣廢料板4和5，在這之後使已切割開的平玻璃板1旋轉90°，以便規定三條另外的平行的，也是在X方向上的切割線，它們與附圖部分A所示的切割線1-3相交成90°角。
該初始裂紋，也就是對於由第一次切割所生成的良好玻璃板2和3的刻劃都必須在這之前所產生的雷射切割1-3的玻璃稜邊上誘生。為了使該初始裂紋儘可能地最小，而且使玻璃只是在必要的位置上損傷，那麼按照本發明在產生刻劃之前就要將第一次切割過程中所產生的良好玻璃板2，3和邊緣廢料板4，5相互移動開一個規定的間距。這種狀況如附圖部分B所示。為了並不因為這種相互運動而使精度受損，這種運動要很精確和可重複地實施。
藉助於通過雷射束而實施的第二次的平行的切割4，5和8並結合附屬的具有相同數字標號的刻劃將良好板3分割成二塊矩形板3A和3B以及二塊邊緣廢料板6A和6B。相對應地，良好板2則通過藉助於雷射束實施的平行的第二次切割5，7和9並結合附屬的具有相同數字標號的刻劃而分割成二塊矩形板2A和2B以及二塊邊緣廢料板7A和7B。因而在一個工作過程中不中斷分割過程就產生了四塊具有給定邊長的矩形板2A，2B，3A和3B，這些矩形板在定位的刻劃位置處只有最小的，也是不可避免的，而且對以後的應用也不會有負面影響的損傷。
圖2表示了按本發明的切割裝置，它用於在對應於圖1，分部A的0°位置上實施前面所述的按本發明的方法。該切削裝置包括一塊底板8，在該底板上設有一個切割臺9，按圖1所示的待分割的平玻璃板1就通過產生負壓而壓緊在該切割臺上。
該切割臺由四塊用剖面線表示的臺部分9A-9D，它們全等於按圖1所示的待切割的玻璃分板2-5。通常，該臺部分的數量和外形尺寸都必須適應於待切割的玻璃分板的數目和邊長。
在底板8上固定了二條相互平行設置的導向軌10，11，用於各有四個在其上導向的移動小車12，其中由於是簡圖，故只是幾個小車有標號。每個臺部分9A-9D與一對小車12相連接，從而使每個臺部分都能夠推移到導向軌10、11上，在基本位置時為Y方向，在旋轉90°的位置時則為X方向。
臺部分9A-9D優選這樣設計，使它們各配屬對應一個可以分開控制的真空區，從而使這些在加工過程之後所產生的玻璃分板可以分開固定和鬆開，從而可以避免由於壓緊玻璃的真空而對雷射切割產生負面影響。
上述臺部分的推移可以藉助於一種升降系統電動的或電磁地用各種不同的傳動形式，例如用一種氣動的或液壓的傳動系統來實現。
在圖2所示的切割臺9的基本位置沿著上述臺部分之間的接觸線進行了第一次的，在圖1A中所示的三條切割1-3以及附屬的刻劃。這樣例如切割1就沿著臺部分9A和9B之間的接觸線進行。上述刻劃則分別發生在平玻璃板1的左邊稜上的側面，從而使上和下玻璃表面的損傷最小。
圖3表示了在切割臺旋轉90°的位置上作出三條切割線以產生按圖1B所示的切割4-9的切割裝置。該切割方向在圖3所示的90°位置上也是X方向。為了使刻劃即使在玻璃分板2和3處也能各自發生在稜邊側面上，使這些附屬的臺部分9B和9C，以及這些相鄰的對應於廢料分板4，5的臺部分9A和9B在X方向上相互移動一個預先規定的間距，以便使一個通常產生刻劃的切割小輪能夠在這些臺部分之間移動，然後就可以從側面移向各自的玻璃稜邊。
圖4以指向一個臺部分，例如圖3中臺部分9B的端面的放大剖視圖表示3按本發明的切割裝置的一種優選的變體方案，它在這些臺部分裡整體形成有直接位於這些應該在平玻璃板1裡作出的切割線之下的槽13。這些槽13通常的外形尺寸約為2mm×1mm。這樣就能夠使對應於雷射束切割點的冷卻空氣在切割入平玻璃板1時在玻璃板之下經過槽而逸出，因此就能夠避免因冷空氣流而使已切割過的分板抬起來。此外在切割薄玻璃時刻劃工具14，例如硬金屬小輪就能夠探入槽13裡，而不會在刻劃玻璃時發生切割臺與刻劃工具相碰觸的危險。由於切割臺板具有不可避免的公差造成了不平度，因而對於相應薄的平玻璃板以及刻劃工具1的固定推進時就可能發生使刻劃工具一直降落到平玻璃板1之下，要是沒有上述槽就會引起切割臺的損傷，或使刻劃工具變鈍。
權利要求
1.用於將一塊平玻璃板(1)切割成多塊具有規定邊長的矩形板(2A，2B，3A，3B)的方法，它是藉助於一個沿著切割線運動的雷射束與一個對應配置的冷卻點相結合，以沿著該切割線誘發一個超出玻璃的破裂強度的熱應力，同時藉助一個分別在上述切割線的開頭處機械誘發的初始裂紋，它具有如下步驟-在一個基本位置上沿著幾條平行的第一次切割線(切割1-3)通過在平玻璃板(1)的稜邊上每條切割線的開頭處誘發的初始裂紋將平玻璃板(1)切割成多塊分體玻璃板(2-5)，其中這些切割線的間距分別按照矩形板的一條稜邊的預定長度來確定；-將這樣切割過的平玻璃板(1)旋轉90°，並使切割後的分板(2-5)相互移動分開至一個預定的間距；並且-沿著多條平行的第二次切割線(切割4-9)通過在每塊分板稜邊上的每條切割線的開頭處誘發的初始裂紋將已經相互移動分開的分板(2-5)切割成矩形板(2A，2B，3A，3B)，其中這些切割線垂直於該第一次切割線走向，並且它們的間距分別按待切割的矩形板的另一稜邊的預定長度來確定。
2.按權利要求1所述的方法，其中平玻璃板(1)的邊緣部位分別作為廢料板(4，5，6A，7A，7B)而切下。
3.按權利要求1或2所述的方法，其中該初始裂紋的誘發藉助於一種控制運動的硬金屬切割小輪(14)實現，該小輪降到各自待刻劃的玻璃稜邊前面，然後移向該稜邊進行刻劃。
4.藉助於一個雷射束切割裝置將一塊平玻璃板(1)切割成多塊具有預定邊長的矩形板(2A，2B，3A，3B)的裝置，它具有一個裝於基體(8)上可以旋轉90°的切割臺(9)，平玻璃板(1)可壓緊在該切割臺上，而且該切割臺由多個布置在基體(8)上可以相互移動分開的臺部分(9A-9D)組成。
5.按權利要求4所述的裝置，其中在基體(8)上固定有二條相互平行布置的導向軌(10，11)，而且每個臺部分(9A-9D)都固定在二個移動小車(12)上，這些小車通過傳動系統而可滑動地裝在導向軌(10，11)上。
6.按權利要求4或5所述的裝置，其中切割臺(9)配置有一個用於壓緊平玻璃板(1)和切割開的分板(2，3，2A，2B，3A，3B)的真空系統。
7.按權利要求6所述的裝置，其中每個臺部分(9A-9D)都對應配屬於一個可分開控制的真空區。
8.按權利要求4至7中任意一項所述的裝置，其中為產生一個機械的起始裂紋設置有一個在其運動時可以定位的硬金屬切割小輪(14)。
9.按權利要求4至8中任意一項所述的裝置，其中在臺部分裡(9A-9D)沿著該切割臺的90°位置時的切割線在移動分開臺部分時設置一個下凹的槽(13)。
全文摘要
這種具有預先規定的邊長的矩形板的切割通常藉助於一個沿著切割線運動的雷射束與一個跟隨的冷卻點相結合以誘發一個超過玻璃破裂強度的熱應力，同時藉助於各自在這些切割線開頭處機械誘發的起始裂紋而實現。在平玻璃板(1)的一個基本位置上產出多個平行的第一次切割線(1－3)，然後使這樣切割後的平玻璃板(1)旋轉90°，並將分板(2－5)相互移動開，其中是使每個分板對應配屬於切割臺的一個可移動的臺部分。然後在此位置上實現多個平行的垂直於該第一次切割的第二次切割(4－9)，其中在每個分板上在前置稜邊上誘發一個起始裂紋。因而在一個工作過程中就可以使板稜邊上的起始裂紋精確地、最佳地定位來進行該分割工序。
文檔編號C03B33/10GK1447779SQ01814552
公開日2003年10月8日 申請日期2001年7月20日 優先權日2000年8月24日
發明者D·豪爾, G·蓋斯勒, B·赫策爾, T·呂特根斯 申請人:肖特玻璃製造廠