DE102018216440A1

DE102018216440A1 - Method for cutting a laminated composite element, in particular a laminated glass element, and cutting system

Info

Publication number: DE102018216440A1
Application number: DE102018216440.1A
Authority: DE
Inventors: Joachim Ebmeier
Original assignee: Flabeg Deutschland GmbH
Current assignee: FLABEG AUTOMOTIVE GERMANY GMBH, DE
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2020-03-26

Abstract

Ein Verfahren zum Schneiden eines Verbundglaselements (2), das aus einer Anzahl von Glaselementen (20, 22) und mindestens einer Polymerfolie (24) gebildet ist, soll bei hoher Zuverlässigkeit einen besonders einfach gehaltenen Prozessablauf ermöglichen und in besonders weitgehendem Umfang eine Automatisierung des Gesamtprozesses zulassen. Dazu wird erfindungsgemäß mittels eines Lasers (4) entlang einer vorgesehenen Schnittlinie (14) eine Perforation (26) in dem oder den Glaselementen (20, 22) erzeugt und anschließend mittels eines Lasers (6) die Polymerfolie (24) entlang der Schnittlinie (14) durchtrennt, wobei die beim Laserschneiden der Polymerfolie (24) entstehenden Verdampfungsrückstände über eine zugeordnete Absaugeinrichtung (16) abgesaugt werden.A method for cutting a laminated glass element (2), which is formed from a number of glass elements (20, 22) and at least one polymer film (24), is intended to enable a particularly simple process sequence with high reliability and to automate the overall process to a particularly large extent allow. For this purpose, according to the invention, a perforation (26) is created in the glass element (s) (20, 22) along a cut line (14) and then the polymer film (24) along the cut line (14) using a laser (6) ) is severed, the evaporation residues arising during laser cutting of the polymer film (24) being sucked off via an assigned suction device (16).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schneiden eines laminierten Verbundelements, insbesondere eines Verbundglaselements, das aus einer Anzahl von Strukturelementen, insbesondere Glaselementen, und mindestens einer Polymerfolie gebildet ist. Sie betrifft weiter ein Schneidsystem zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for cutting a laminated composite element, in particular a laminated glass element, which is formed from a number of structural elements, in particular glass elements, and at least one polymer film. It also relates to a cutting system for carrying out the method.

Laminierte Verbundelemente, insbesondere laminierte Glasschichten oder Verbundglassysteme, sind für eine Vielzahl von Anwendungen vorgesehen und geeignet. Ein derartiges Verbundglaselement ist üblicherweise aus einer Anzahl von Glaselementen und einer oder mehreren Polymerfolien zusammengesetzt, wobei die Polymerfolie beispielsweise in der Art einer Sandwichbauweise zwischen zwei Glaselementen angeordnet sein kann. Die Glaselemente können dabei konturiert, gewölbt oder gekrümmt, als Panzerglaselement oder bevorzugt auch als Flachglaselemente ausgeführt sein. Zum Einsatz kommen solche Verbundglassysteme oder laminierte Gläser beispielsweise als Sicherheitsgläser. Im Allgemeinen eignen sich solche Laminate auf Glasbasis oder auch auf Basis glasähnlicher Kristalle oder Keramiken als vorgefertigte Ausgangsprodukte für die industrielle Massenproduktion in vielen Anwendungsbereichen.Laminated composite elements, in particular laminated glass layers or laminated glass systems, are intended and suitable for a large number of applications. Such a laminated glass element is usually composed of a number of glass elements and one or more polymer films, it being possible for the polymer film to be arranged, for example, in the manner of a sandwich construction between two glass elements. The glass elements can be contoured, curved or curved, designed as an armored glass element or preferably also as flat glass elements. Such laminated glass systems or laminated glasses are used, for example, as safety glasses. In general, such laminates based on glass or also on the basis of glass-like crystals or ceramics are suitable as prefabricated starting products for industrial mass production in many fields of application.

Beim Schneiden von derartigem laminierten Glas oder Verbundglas werden üblicherweise die Glaselemente zunächst angeritzt und anschließend gebrochen, wobei die Bauteile auch nach der Separation durch die innenliegende Polymerfolie noch miteinander verbunden sind. In einem nachfolgenden Arbeitsschritt werden die Bauteile daher auseinandergezogen, so dass die innenliegende Folie gedehnt wird, und anschließend geschnitten oder mechanisch getrennt. Dieser Vorgang wird meist durch eine Erwärmung der Folie im entsprechenden Bereich unterstützt, um die Dehnung zu erleichtern. Teilweise wird die Folie zur Trennung auch verbrannt (Brandbeschleuniger) oder verdampft (Laser). Alternativ kann auch die Trennung der Folie im nachgelagerten Arbeitsschritt durch einen Schritt des Laserschneidens erfolgen, wie dies beispielsweise aus der WO 2015/132008 A1 bekannt ist.When cutting such laminated glass or laminated glass, the glass elements are usually first scored and then broken, the components still being connected to one another even after the separation by means of the polymer film on the inside. In a subsequent work step, the components are therefore pulled apart so that the inner film is stretched, and then cut or mechanically separated. This process is usually supported by heating the film in the appropriate area to facilitate stretching. In some cases, the film is also burned (fire accelerator) or evaporated (laser) for separation. Alternatively, the film can also be separated in the subsequent work step by a step of laser cutting, as is shown, for example, in WO 2015/132008 A1 is known.

Bei diesen bekannten Verfahren ist jedoch, insbesondere im Hinblick auf die Anzahl der erforderlichen Verfahrensschritte und deren konzeptionelle Verschiedenheit voneinander, die Verfahrensführung vergleichsweise aufwendig, und eine systematische Integration der Verfahrensschritte oder eine vollständige Automatisierung ist nicht oder nur bedingt möglich.In these known methods, however, particularly with regard to the number of required method steps and their conceptual difference from one another, the method is comparatively complex, and systematic integration of the method steps or complete automation is not possible or is possible only to a limited extent.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der oben genannten Art anzugeben, das bei hoher Zuverlässigkeit einen besonders einfach gehaltenen Prozessablauf ermöglicht und in besonders weitgehendem Umfang eine Automatisierung zulässt. Des Weiteren soll ein für die Durchführung des Verfahrens besonders geeignetes Schneidsystem angegeben werden.The invention is therefore based on the object of specifying a method of the type mentioned above which, with high reliability, enables a particularly simple process sequence and allows automation to a particularly large extent. Furthermore, a cutting system that is particularly suitable for carrying out the method is to be specified.

Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem mittels eines Lasers entlang einer vorgesehenen Schnittlinie eine Perforation in dem oder den Glaselementen erzeugt und anschließend mittels eines Lasers die Polymerfolie entlang der Schnittlinie durchtrennt wird, wobei die beim Laserschneiden der Polymerfolie entstehenden Verdampfungsrückstände über eine zugeordnete Absaugeinrichtung abgesaugt werden.With regard to the method, this object is achieved according to the invention by creating a perforation in the glass element or elements by means of a laser along an intended cutting line and then severing the polymer film along the cutting line by means of a laser, the evaporation residues resulting from the laser cutting of the polymer film using an assigned suction device be sucked off.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass eine besonders effiziente und kostengünstige Verfahrensführung erreichbar ist, indem der Schneidprozess weitgehend automatisierbar ausgelegt wird. Bei den bekannten Verfahren wird in dieser Hinsicht als besonders problematisch angesehen, dass nach dem üblicherweise als erstem Verfahrensschritt vorgesehenen Brechen der Glaselemente die Folie noch intakt ist und anschließend separat getrennt werden muss. Hierfür muss ein Zugang zur Folie bereitgestellt werden, der eine Separation und anschließende Neupositionierung der Bruchstücke der Glaselemente erfordert. Die Präzision der Ausrichtung bestimmt jedoch den Versatz der Glasplatten im Verbund untereinander und somit die Gesamtgenauigkeit der Bauteile. Eine manuelle Handhabung kann demzufolge nachteilig sein.The invention is based on the consideration that a particularly efficient and inexpensive process control can be achieved by designing the cutting process to be largely automated. In this respect, the known methods are considered to be particularly problematic in that after the glass elements are usually broken as the first method step, the film is still intact and then has to be separated separately. For this, access to the film must be provided, which requires a separation and subsequent repositioning of the fragments of the glass elements. However, the precision of the alignment determines the offset of the glass plates in the bond with one another and thus the overall accuracy of the components. Manual handling can therefore be disadvantageous.

Um dieses Erfordernis überwinden zu können, ist nunmehr vorgesehen, die Folie durch einen geeigneten Trennschritt mittels Laser noch in einer Position innerhalb der ungebrochenen Glaselemente zu trennen. Dies kann unter der Voraussetzung ermöglicht werden, dass die bei der Lasertrennung der Polymerfolie entstehenden Verdampfungs- oder Zersetzungsprodukte geeignet und störungsfrei aus der zwischen den Glaselementen eingebetteten Position abgeführt werden können. Um dies zu ermöglichen, wird im ersten Verfahrensschritt entlang der vorgesehenen Schnittlinie in dem oder den Glaselementen eine Perforation, also eine Sequenz benachbarter durchgehender Löcher, erzeugt. Über diese können die Verdampfungsrückstände oder Gase störungsfrei entweichen, ohne dass hierfür die Glaselemente in einzelne, zueinander zu positionierende Bruchstücke separiert werden müssten. Insbesondere sollte die Perforation in den Glaselementen dabei derart erzeugt werden, dass die Perforationslöcher durchgehend, also „offenporig“, ausgeführt sind, so dass ein Gasaustausch zwischen dem Inneren und der äußeren Umgebung des Glaselements ermöglicht ist. Die zur Bildung der Perforation in den Glaskörpern erzeugten Filamente sind somit bevorzugt mit Öffnungen an der Ober- bzw. Unterseite des jeweiligen Glaselements ausgeführt.In order to be able to overcome this requirement, it is now provided that the film is still separated in a position within the unbroken glass elements by means of a suitable separation step using a laser. This can be made possible on the condition that the evaporation or decomposition products produced during the laser separation of the polymer film can be removed in a suitable and trouble-free manner from the position embedded between the glass elements. In order to make this possible, a perforation, that is to say a sequence of adjacent through holes, is produced in the glass element (s) in the first method step along the intended cutting line. These allow the evaporation residues or gases to escape without interference, without having to separate the glass elements into individual fragments that are to be positioned with respect to one another. In particular, the perforation in the glass elements should be created in such a way that the perforation holes are continuous, that is to say “open-pore”, so that gas exchange between the interior and the exterior of the glass element is made possible. The filaments produced to form the perforation in the vitreous bodies are thus preferred Openings on the top and bottom of each glass element.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Um eine zuverlässige Abführung der Verdampfungsrückstände oder Gase zu gewährleisten, ohne dass Beeinträchtigungen der sonstigen Prozessführung in Kauf zu nehmen sind, ist in besonders bevorzugter Ausgestaltung eine prozessbegleitende Absaugung der Verdampfungsrückstände vorgesehen.In order to ensure reliable evacuation of the evaporation residues or gases without impairing the other process control, a process-related suction of the evaporation residues is provided in a particularly preferred embodiment.

In weiterer oder alternativer vorteilhafter Weiterbildung wird die Perforation wie vorstehend beschrieben zumindest teilweise als offenporige und somit gasdurchlässige Perforation ausgeführt. Die Filamente können dabei grundsätzlich in unterschiedlicher Art ausgeführt werden, da die Steuerung der Laserparameter im entsprechenden Material eine Beeinflussung der Filamentform zulässt. Die Filamente können dabei einerseits einheitlich ausgeführt sein; in diesem Fall dienen sie gleichzeitig zur Absaugung und als Bruchperforationslinie.In a further or alternative advantageous development, the perforation, as described above, is at least partially designed as an open-pore and thus gas-permeable perforation. The filaments can in principle be designed in different ways, since the control of the laser parameters in the corresponding material allows the filament shape to be influenced. The filaments can be made uniform on the one hand; in this case they serve both for suction and as a break perforation line.

Alternativ können die Filamente andererseits auch spezifisch für den Bruchvorgang optimiert sein. In diesem Fall müssen sie ggfs. nicht offenporig sein, oder ihr Durchmesser kann unabhängig von der Absaugung gewählt sein. In diesem Fall sind bevorzugt in der Art einer weiteren Gruppe noch weitere, für die Absaugung optimierte Filamente vorgesehen. Diese sind dann gasdurchlässig und bevorzugt mit einem reduzierten Widerstand für Gasströmungen, vergrößertem Durchmesser, ausgeführt. Bei einer derartigen Kombination von Filamenten zweier Filamentgruppen können diese in Anzahl und Abfolge beliebig kombiniert werden, beispielsweise 100 Bruchfilamente und ein Absaugfilament. So können die verschiedenen Filamente ggfs. in zwei Prozessschritten hergestellt werden. Derartige, als zusätzliche Absaugöffnungen im Glas angebrachte Filamente, also Öffnungen in der Glasoberfläche, die zur Absaugung der Foliendämpfe an entsprechenden Positionen des späteren Bruchverlaufs angebracht werden, werden als eigenständig erfinderisch angesehen.Alternatively, on the other hand, the filaments can also be optimized specifically for the breaking process. In this case, they may not have to be open-pore, or their diameter may be selected independently of the suction. In this case, further filaments that are optimized for suction are preferably provided in the manner of a further group. These are then gas-permeable and are preferably designed with a reduced resistance to gas flows, enlarged diameter. With such a combination of filaments of two filament groups, these can be combined in any number and sequence, for example 100 broken filaments and one suction filament. The different filaments can be produced in two process steps if necessary. Such filaments, which are provided as additional suction openings in the glass, that is to say openings in the glass surface, which are attached at appropriate positions in the subsequent course of the fracture for suctioning off the film vapors, are considered to be independent inventive.

Um die die Prozessführung insgesamt erschwerende Positionierung der Bruchstücke relativ zueinander zu vermeiden, werden vorteilhafterweise die mit der Perforation versehenen Glaselemente erst während oder nach dem Laserschneiden der Polymerfolie entlang der Schnittlinie gebrochen. Das Brechen der Gläser entlang der Perforationslinien kann dabei durch herkömmliche Methoden nach dem Trennen der Polymerfolie, vorzugsweise durch Verwendung eines auf das Glas abgestimmten Lasers, vorzugsweise eines CO₂-Lasers, oder alternativ auch gemeinsam mit dem Schneiden oder Trennen der Folie erfolgen.In order to avoid the positioning of the fragments relative to one another, which complicates the overall process control, the glass elements provided with the perforation are advantageously broken along the cutting line only during or after the laser cutting of the polymer film. The glasses can be broken along the perforation lines by conventional methods after separating the polymer film, preferably by using a laser matched to the glass, preferably a CO ₂ laser, or alternatively also together with cutting or separating the film.

In ganz besonders vorteilhafter Weiterbildung ist die Absaugung der Verdampfungsrückstände bedarfsgerecht und eng abgestimmt mit der eigentlichen Prozessführung ausgelegt. Dazu wird vorteilhafterweise die Absaugeinrichtung beim Laserschneiden der Polymerfolie entlang der Schnittlinie mit dem Laserstrahl mitbewegt, so dass sie von ihren Abmessungen und auch von ihren betrieblichen Kennzahlen, beispielsweise der Saugleistung, her vergleichsweise klein dimensioniert ausgelegt sein kann.In a particularly advantageous development, the suction of the evaporation residues is designed as required and closely coordinated with the actual process control. For this purpose, the suction device is advantageously moved along with the laser beam along the cutting line during laser cutting of the polymer film, so that it can be designed to be comparatively small in terms of its dimensions and also its operational parameters, for example the suction power.

Zweckmäßigerweise wird zur Erzeugung der Perforation ein Kurzpulslaser verwendet. Insbesondere die mit einem solchen Laser in der Art des so genannten Filamentlaserschneidens erzeugten Perforationen oder Filamente können nämlich diffusionsoffen und somit als echte Durchgangslöcher hergestellt werden, und diese sind für die nunmehr vorgesehene Nutzung als Abführkanäle für die bei der Folientrennung entstehenden Verdampfungsrückstände oder Gase besonders geeignet. Das so genannte Filament-Lasern ist beispielsweise aus der EP 3 109 208 A1 oder aus der US 2015/0038313 A1 bekannt. Die Offenbarung dieser Druckschriften wird ausdrücklich mit einbezogen („incorporation by reference“).A short-pulse laser is expediently used to produce the perforation. In particular, the perforations or filaments created with such a laser in the manner of so-called filament laser cutting can be made open to diffusion and thus be made as real through holes, and these are particularly suitable for the intended use as discharge channels for the evaporation residues or gases that arise during film separation. The so-called filament laser is, for example, from the EP 3 109 208 A1 or from the US 2015/0038313 A1 known. The disclosure of these publications is expressly included ("incorporation by reference").

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung wird das Glaselement nur von einer Seite (vorteilhaft: Oberseite) bearbeitet. Hierdurch ergibt sich eine fest definierte Bearbeitungsreihenfolge für den Trennprozess insgesamt. Damit ist der maschinenbautechnische und auch steuerungstechnische Aufwand sehr gering gehalten, so dass geringe Anschaffungs- und Handhabungskosten erreichbar sind. Im Vergleich dazu wird in herkömmlichen Zuschnitt-Bearbeitungsvarianten entweder von beiden Seiten (gleichzeitig obere Glasscheibe an der Oberfläche und untere Glasscheibe an der Unterfläche) geschnitten, oder es wird nur von der oberen Seite geschnitten. Im ersten Fall sind die Schnittgeometrien eingeschränkt, da der Schnittverlauf von der Substratauflage (Schneidtisch) frei bleiben muss. Damit sind üblicherweise gerade Schnitte umsetzbar. Das Verfahren ist vergleichsweise genau, erfordert aber nahezu den doppelten konstruktiven Aufwand für zwei Schneidführungen. Bei der zweiten Variante muss das Verbundglas um 180° gedreht werden, so dass nach der 1. Oberfläche die untere Glasseite oben für die Bearbeitung erreicht werden kann. Dies bedeutet erhöhten Handhabungsaufwand und -kosten, und weiterhin muss eine Positionserkennung vorhanden sein, um den zweiten Schnitt am ersten auszurichten.In a particularly advantageous embodiment, the glass element is processed only from one side (advantageously: top side). This results in a firmly defined processing sequence for the separation process as a whole. The mechanical engineering and control engineering effort is thus kept very low, so that low acquisition and handling costs can be achieved. In comparison, conventional cutting processing variants either cut from both sides (at the same time the upper glass pane on the surface and the lower glass pane on the lower surface), or it is only cut from the upper side. In the first case, the cutting geometries are restricted because the cutting process must remain free from the substrate support (cutting table). This means that straight cuts can usually be implemented. The process is comparatively precise, but requires almost twice the design effort for two cutting guides. In the second variant, the laminated glass must be rotated by 180 ° so that after the first surface the lower glass side can be reached for processing. This means increased handling effort and costs, and position detection must also be present in order to align the second cut with the first.

Bezüglich des Schneidsystem zum Schneiden von aus einer Anzahl von Glaselementen und mindestens einer Polymerfolie gebildeten Verbundglaselementen wird die genannte Aufgabe gelöst mit einem Perforationslaser und mit einem zur Trennung der Folie vorgesehenen Trennlaser, die über eine zugeordnete Steuerungseinrichtung auf dem oder den Glaselementen entlang einer vorgesehenen Schnittlinie führbar sind.Regarding the cutting system for cutting from a number of glass elements and At least one laminated glass element formed from polymer film is achieved with a perforation laser and with a separating laser provided for separating the film, which can be guided along an intended cutting line via an assigned control device on the glass element or elements.

Vorteilhafterweise umfasst das Schneidsystem weiterhin eine dem Trennlaser zugeordnete Absaugeinrichtung für die beim Laserschneiden der Polymerfolie entstehenden Verdampfungsrückstände.Advantageously, the cutting system further comprises a suction device assigned to the separating laser for the evaporation residues that arise during laser cutting of the polymer film.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Ansaugöffnung der Absaugeinrichtung dabei entsprechend der Bewegung des Laserstrahls des Trennlasers bewegbar. In zusätzlicher oder alternativer vorteilhafter Weiterbildung ist der Perforationslaser als Kurzpulslaser ausgeführt.In an advantageous embodiment, the suction opening of the suction device can be moved in accordance with the movement of the laser beam of the separating laser. In an additional or alternative advantageous development, the perforation laser is designed as a short-pulse laser.

Ganz besonders bevorzugt und in als eigenständig erfinderisch angesehener Ausgestaltung kann das erfindungsgemäße Konzept auch bei Mehrfachschichtverbundsystemen verwendet werden, also in Systemen mit mehr als einer Folie und mehr als zwei Glasplatten. Mehrfachverbundsysteme können nämlich auf klassische Weise nicht geschnitten werden. Daher handelt es sich meist um endabmessungsnahe Bauteilanfertigungen, die dann schleifend nachbearbeitet werden. Durch die Nutzung des erfindungsgemäßen Konzepts ist hingegen insbesondere ein stufenweises Trennen jeder Glas-Folienkombination möglich, wobei die Absaugung über die bereits zuvor filamentierten, ggf. noch nicht getrennt Gläser erfolgt. Die Filamente der einzelnen Schichten sind dabei bevorzugt leicht versetzt (lateral oder in Perforationsrichtung) zueinander positioniert, damit eine Bearbeitung der „mittleren“ und „unteren“ Schichten auf besonders einfache Weise möglich ist. Für die mittleren und unteren Gläser könnte dabei ggfs. ein anderer Auslöser für den Brechvorgang als ein CO₂-Laser genutzt werden.The concept according to the invention can also be used in multi-layer composite systems, that is to say in systems with more than one film and more than two glass plates, in a particularly preferred manner and in a configuration which is regarded as being independently inventive. Multiple composite systems cannot be cut in the classic way. For this reason, it is usually a matter of component dimensions close to the final dimensions, which are then reworked. By using the concept according to the invention, on the other hand, a gradual separation of each glass-film combination is possible in particular, the suction being carried out via the glasses which have already been filamented and possibly not yet separated. The filaments of the individual layers are preferably slightly offset from one another (laterally or in the direction of perforation) so that processing of the “middle” and “lower” layers is possible in a particularly simple manner. A different trigger for the refraction process than a CO ₂ laser could possibly be used for the middle and lower glasses.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die in der Art eines ersten Bearbeitungsschritts vorgesehene Anbringung der Perforation in dem oder den Glaselementen entlang der gewünschten Schnittlinie im jeweiligen Glassubstrat zwar Abführkanäle erzeugt werden, ohne dass hierfür aber das Brechen der Glassubstrate insgesamt erforderlich wäre. Durch die so erzeugten Abführkanäle können somit die beim nachfolgenden Laserschneiden oder -trennen der Polymerfolie entstehenden Verdampfungsrückstände oder Gase abgeführt werden, ohne dass für nachfolgende Bearbeitungsschritte eine Positionierung von Bruchstücken relativ zueinander notwendig wäre. Damit kann der Prozess des Laserschneidens von laminierten Gläsern vollständig automatisiert werden. Zudem müssen keine für die Prozessführung notwendigen Randbedingungen für die Kontur des Schnittes, wie beispielsweise ein am Rand beginnender durchgehender Schnitt, eingehalten werden, so dass auch die Art und Vielfalt der möglichen Schnittkonturen im Vergleich zu herkömmlichen Schneidverfahren deutlich erweitert ist.The advantages achieved with the invention consist in particular in the fact that the provision of the perforation in the glass element or glass elements along the desired cutting line in the respective glass substrate, which is provided in the manner of a first processing step, produces discharge channels without, however, breaking the glass substrates as a whole would. The evacuation channels produced in this way allow the evaporation residues or gases produced during the subsequent laser cutting or cutting of the polymer film to be removed without the need for positioning fragments relative to one another for subsequent processing steps. This means that the process of laser cutting laminated glasses can be fully automated. In addition, no boundary conditions necessary for the process of the contour of the cut, such as a continuous cut starting at the edge, have to be observed, so that the type and variety of possible cut contours is significantly expanded compared to conventional cutting processes.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 schematisch ein Schneidsystem zum Schneiden von Verbundglaselementen, und
2 schematisch und ausschnittsweise vergrößert ein Verbundglaselement während des Laserschneidens der Polymerfolie.

An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to a drawing. In it show:

1 schematically a cutting system for cutting laminated glass elements, and
2nd schematically and partially enlarged a laminated glass element during the laser cutting of the polymer film.

Gleiche Teile sind in beiden Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical parts are provided with the same reference symbols in both figures.

Das Schneidsystem 1 gemäß 1 ist zum Schneiden von laminiertem Glas, insbesondere zum Schneiden eines Verbundglaselements 2, vorgesehen. Es umfasst einen für einen Prozess des so genannten „Laser-Filamentschneidens“ ausgelegten Perforationslaser 4 und einen zum Laserschneiden einer Polymerfolie ausgelegten Trennlaser 6. Der Trennlaser 6 ist dabei bezüglich seiner Laserparameter im Hinblick auf seinen vorgesehenen Einsatzzweck gezielt auf das Trennen der Folie abgestimmt. Den Lasern 4, 6 ist eine gemeinsame Steuerungseinrichtung 8 zugeordnet, die über Datenleitungen 10 Steuersignale an die Laser 4, 6 übermittelt. Über die Steuerungseinrichtung 8 sind die durch die Pfeile 12 angedeuteten Laserpulse oder Laserstrahlen steuerbar, unter anderem auch hinsichtlich ihrer Auftreffpunkte auf der Oberfläche des Verbundglaselements 2. Insbesondere sind sie über die Steuereinrichtung 8 auf dem Verbundglaselement 2 entlang einer vorgegebenen Schnittlinie 14 führbar.The cutting system 1 according to 1 is for cutting laminated glass, especially for cutting a laminated glass element 2nd , intended. It includes a perforation laser designed for a process called "laser filament cutting" 4th and a separating laser designed for laser cutting a polymer film 6 . The separating laser 6 is specifically tailored to the separation of the film with regard to its laser parameters with regard to its intended purpose. The lasers 4th , 6 is a common control device 8th assigned that over data lines 10th Control signals to the lasers 4th , 6 transmitted. Via the control device 8th are through the arrows 12th indicated laser pulses or laser beams controllable, among other things also with regard to their points of impact on the surface of the laminated glass element 2nd . In particular, they are via the control device 8th on the laminated glass element 2nd along a given cutting line 14 feasible.

Die Steuerungseinrichtung 8 kann dabei beispielweise mit den Auflagesystemen mit ihren Bewegungsachsen, beispielsweise einem Kreuztisch, zusammenwirken. Bei vielen Laseranwendungen (wie auch beim eigentlichen Brechvorgang mittels CO₂-Laser) kann auch die Lasereinheit mit ihrer integrierten Steuerung die Schnittkontur abbilden. In diesem Fall besteht das System aus der Steuerung und der Strahlführung, die beweglich ausgeführt ist. Es handelt sich bevorzugt um sogenannte Scanner, bei denen ein flexibel justierbares Spiegelsystem den Strahl entsprechend des vorgesehenen Konturverlaufes umlenkt. Da dabei allerdings die Fokuslage beeinträchtigt wird, ist in einer derartigen Ausgestaltung vorzugsweise eine Nachkorrektur der Fokuslage in der Art einer aktiven Nachregelung über eine zusätzliche Achse vorgesehen.The control device 8th can, for example, interact with the support systems with their movement axes, for example a cross table. In many laser applications (as well as in the actual breaking process using a CO ₂ laser), the laser unit with its integrated control can also map the cutting contour. In this case, the system consists of the control and the beam guidance, which is designed to be movable. These are preferably so-called scanners, in which a flexibly adjustable mirror system deflects the beam in accordance with the intended contour profile. However, since the focus position is adversely affected, the focus position is preferably provided in the form of an active readjustment via an additional axis in such an embodiment.

Weiterhin umfasst das Schneidsystem 1 eine dem Trennlaser 6 zugeordnete Absaugeinrichtung 16 für die beim Laserschneiden der Polymerfolie entstehenden Verdampfungsrückstände. Die Absaugeinrichtung 16 ist in der Figur lediglich anhand ihres Endstücks mit der Ansaugöffnung 18 dargestellt. Diese ist mit den für die vorgesehene Absaugung erforderlichen weiteren, nicht näher dargestellten Komponenten, wie beispielsweise einem Unterdrucksystem, Unterdruckschläuchen und dergleichen, geeignet verbunden; alternativ kann der Ansaugöffnung 18 aber auch ein geeigneter mobiler, direkt am Endstück angebrachter Saugmotor oder dergleichen zugeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich wäre auch möglich, die Abführung der Verdampfungsrückstände mittels einer Strömung mit Druckunterschied zu bewirken oder zu unterstützen. Dabei könnten die Foliendämpfe in der Art einer Zwangsströmung aktiv ausgeblasen und dann abgesaugt werden. In einer solchen Ausgestaltung könnten die Verdampfungsrückstände oder Dämpfe mit lokal applizierter Druckluft ausgeblasen werden, und eine zusätzlich vorgesehene Absaugung müsste dann nur das Niederschlagen der Dämpfe auf den Substraten verhindern. The cutting system also includes 1 one the separation laser 6 assigned suction device 16 for the evaporation residues arising when laser cutting the polymer film. The suction device 16 is in the figure only based on its end piece with the suction opening 18th shown. This is suitably connected to the other components, not shown, required for the intended extraction, such as a vacuum system, vacuum hoses and the like; alternatively, the suction opening 18th but also a suitable mobile suction motor or the like attached directly to the end piece can be assigned. Alternatively or in addition, it would also be possible to effect or support the evaporation residues to be removed by means of a flow with a pressure difference. The film vapors could be actively blown out in the manner of a forced flow and then sucked off. In such an embodiment, the evaporation residues or vapors could be blown out with locally applied compressed air, and an additionally provided suction would then only have to prevent the vapors from depositing on the substrates.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel nach den 1, 2 sind der Übersichtlichkeit halber die für die Erläuterung der erfindungsgemäßen Verfahrensweise vorgesehenen Komponenten, also insbesondere der Perforationslaser 4, der Trennlaser 6 und die Ansaugöffnung 18 lediglich einzeln in einer Anordnung gezeigt, die einer Einwirkung „von oben“ auf das Verbundglaselement 2 entspricht. Die Ansaugöffnung 18 kann dabei insbesondere im Hinblick auf sonstige Prozessparameter, Materialwahlen und dergleichen in verschiedenen Ausführungen ausgestaltet sein. Für einfache, gerade Linienschnitte kann es sich um eine einseitig angeordnete Düse handeln, die nach dem Filamentprozess in Bearbeitungsrichtung liegt. Oder es kann eine ringförmig um den Laserbrennpunkt angeordnete Düse verwendet werden, so dass beliebige Schneidrichtungen möglich sind. Selbstverständlich können analoge Komponenten entsprechend auf der gegenüberliegenden, „unteren“ Seite des Verbundglaselements 2 ebenfalls vorgesehen sein.In the embodiment shown after 1 , 2nd are for the sake of clarity the components provided for the explanation of the procedure according to the invention, in particular the perforation laser 4th , the separating laser 6 and the suction opening 18th only shown individually in an arrangement that acts "from above" on the laminated glass element 2nd corresponds. The suction opening 18th can be configured in various versions, in particular with regard to other process parameters, material selections and the like. For simple, straight line cuts, it can be a nozzle arranged on one side, which lies in the processing direction after the filament process. Or a nozzle arranged in a ring around the laser focal point can be used, so that any cutting directions are possible. Of course, analog components can be placed on the opposite, “lower” side of the laminated glass element 2nd also be provided.

Die vorgesehen Betriebsweise des Schneidsystems 1 wird nun anhand der Darstellung in 2 näher erläutert. Wie dieser Darstellung entnehmbar ist, ist das Verbundglaselement 2 im Ausführungsbeispiel als laminiertes Glas ausgeführt, wie es beispielsweise für Verbundsicherheitsglas üblich ist. Dabei umfasst das Verbundglaselement 2 in der Art einer „Sandwichbauweise“ zwei Glaselemente 20, 22, zwischen denen eine Polymerfolie 24 angeordnet ist. Die Glaselemente 20, 22 sind im Ausführungsbeispiel, einer ganz besonders bevorzugten Anwendung der Erfindung entsprechend, als Flachglaselemente ausgeführt.The intended mode of operation of the cutting system 1 is now based on the representation in 2nd explained in more detail. As can be seen from this illustration, the laminated glass element is 2nd executed in the exemplary embodiment as laminated glass, as is customary, for example, for laminated safety glass. The laminated glass element comprises 2nd in the manner of a "sandwich construction" two glass elements 20th , 22 between which a polymer film 24th is arranged. The glass elements 20th , 22 are in the embodiment, according to a very particularly preferred application of the invention, designed as flat glass elements.

Das Schneidsystem 1 ist für eine Betriebsweise ausgelegt, bei der zunächst mittels des Perforationslasers 4 entlang der vorgesehenen Schnittlinie 14 im jeweiligen Glaselement 20, 22 eine Perforation 26, also eine Sequenz von in Richtung der vorgesehenen Schnittlinie 14 aufeinanderfolgenden und vergleichsweise dicht beieinanderliegenden Durchgangslöchern 28 erzeugt wird. Der Perforationslaser 4 wird dabei derart in der Art eines Filamentlasers betrieben, dass die im jeweiligen Glaselement 20, 22 entstehenden Perforationen oder Filamente Öffnungen an der Ober- bzw. Unterseite des jeweiligen Glaselements 20, 22 haben, somit diffusionsoffen sind und damit als echte Durchgangslöcher 28 hergestellt werden. Diese ermöglichen einen Gasaustausch zwischen der Polymerfolie 24 und dem Außenraum und bilden damit Abführkanäle 30 für im Bereich der Polymerfolie 24 entstehende Verdampfungsrückstände oder Gase. In der gezeigten besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Perforationslaser 4 dabei derart ausgelegt und angesteuert, dass die die Durchgangslöcher 28 bildenden Filamente hinsichtlich ihrer einstellbaren oder steuerbaren Parameter wie beispielsweise Filamentform, Filamentdurchmesser oder Durchmesserverlauf in Längsrichtung für eine besonders gute Gasdurchlässigkeit geeignet oder sogar optimiert sind. Wie vorstehend erwähnt können die Filamente dabei unterschiedlichen Gruppen zugeordnet sein, wobei lediglich die Filamente der einen Gruppe die Durchgangslöcher 28 bilden und die anderen Filamente als Bruchstellen optimiert sind, ohne dass für diese ein Gasaustausch vorgesehen wäre. In 2 sind das Schneidsystem 1 und das Verbundglaselement 2 in einer Phase gezeigt, in der die Perforation 26 und mit dieser die Abführkanäle 30 im Glaselement 20 bereits erzeugt ist.The cutting system 1 is designed for an operating mode in which the perforation laser is used first 4th along the intended cutting line 14 in the respective glass element 20th , 22 a perforation 26 , that is a sequence in the direction of the intended cutting line 14 successive and comparatively close through holes 28 is produced. The perforation laser 4th is operated in the manner of a filament laser in such a way that in the respective glass element 20th , 22 resulting perforations or filaments openings on the top or bottom of the respective glass element 20th , 22 have, therefore, are open to diffusion and thus as real through holes 28 getting produced. These enable gas exchange between the polymer film 24th and the outside space and thus form drainage channels 30th for in the field of polymer film 24th evaporation residues or gases. The perforation laser is in the particularly advantageous embodiment shown 4th designed and controlled so that the through holes 28 forming filaments with regard to their adjustable or controllable parameters, such as filament shape, filament diameter or diameter profile in the longitudinal direction, are suitable or even optimized for particularly good gas permeability. As mentioned above, the filaments can be assigned to different groups, only the filaments of one group being the through holes 28 form and the other filaments are optimized as breaking points without a gas exchange being provided for them. In 2nd are the cutting system 1 and the laminated glass element 2nd shown in a phase where the perforation 26 and with this the discharge channels 30th in the glass element 20th is already generated.

In der nun folgenden Phase wird mittels des Trennlasers 6, wie durch den Pfeil 32 symbolisiert, die Polymerfolie 24 entlang der vorgesehen Schnittlinie 14 durchtrennt. Dabei entstehen Verdampfungsrückstände oder Gase, die über die Abführkanäle 30 vom Zwischenraum zwischen den Glaselementen 20, 22 in den Außenraum austreten können. Dies ist durch die Pfeile 34 angedeutet. Die austretenden Gase oder Verdampfungsrückstände werden dabei mittels der Absaugeinrichtung 8 abgesaugt. Dazu wird die Ansaugöffnung 28 der Absaugeinrichtung 8 prozessbegleitend und bedarfsgerecht in der Nähe des Auftreffpunkts des Laserstrahls des Trennlasers 6 positioniert und geeignet mit diesem mitgeführt. Für einen besonders hohen Wirkungsgrad oder eine besonders hohe Effizienz der Absaugung kann die Absaugeinrichtung besonders geeignet ausgestaltet sein, beispielsweise auch durch Art oder Auslegung ihrer Komponenten. Beispielsweise kann die Saugdüse in ihrer Düsenform geeignet gewählt sein, beispielsweise einseitig oder ringförmig, und auch der Größenbereich der Absaugung ist vorzugsweise geeignet gewählt.In the phase that follows, the laser is used to cut 6 as indicated by the arrow 32 symbolizes the polymer film 24th along the intended cutting line 14 severed. This creates evaporation residues or gases that pass through the discharge channels 30th from the space between the glass elements 20th , 22 can escape into the outside space. This is through the arrows 34 indicated. The escaping gases or evaporation residues are removed by means of the suction device 8th aspirated. This is the suction opening 28 the suction device 8th Accompanying the process and as required in the vicinity of the point of impact of the laser beam of the separating laser 6 positioned and appropriately carried with it. For a particularly high efficiency or a particularly high efficiency of the suction, the suction device can be designed in a particularly suitable manner, for example also by the type or design of its components. For example, the shape of the suction nozzle can be suitably chosen, for example one-sided or ring-shaped, and the size range of the suction is also preferably chosen appropriately.

Durch die Nutzung des Perforationslasers 4 zur Herstellung der Auslasskanäle 30 ist es somit möglich, die Polymerfolie 24 mittels des Trennlasers 6 zu zerschneiden, ohne dass zuvor ein Brechen oder Vereinzeln der Glaselemente 20, 22 erforderlich wäre. Ein aufwendiges Positionieren von Bruchstücken relativ zueinander für nachfolgende Prozessschritte ist somit nicht erforderlich. Damit kann der gesamte Schneidprozess für das Verbundglaselement 2 voll integriert und voll automatisiert durchgeführt werden. By using the perforation laser 4th for the production of the exhaust ducts 30th it is thus possible to use the polymer film 24th using the separating laser 6 to cut without breaking or separating the glass elements 20th , 22 would be required. A complex positioning of fragments relative to each other for subsequent process steps is therefore not necessary. This enables the entire cutting process for the laminated glass element 2nd fully integrated and fully automated.

Nach oder auch während des Trennens oder Schneidens der Polymerfolie 24 kann dann unter Verwendung der Perforation 26 das Brechen und somit Vereinzeln der Glaselemente 20, 22 und damit des Verbundglaselements 2 insgesamt erfolgen.After or during the cutting or cutting of the polymer film 24th can then be made using the perforation 26 breaking and thus separating the glass elements 20th , 22 and thus the laminated glass element 2nd done in total.

BezugszeichenlisteReference list

11: SchneidsystemCutting system
22nd: VerbundglaselementLaminated glass element
44th: PerforationslaserPerforation laser
66: TrennlaserSeparating laser
88th: SteuerungseinrichtungControl device
1010th: DatenleitungData line
1212th: Pfeilarrow
1414: SchnittlinieCutting line
1616: AbsaugeinrichtungSuction device
1818th: AnsaugöffnungSuction opening
2020th: GlaselementGlass element
2222: GlaselementGlass element
2424th: Linieline
2626: Perforationperforation
2828: DurchgangslochThrough hole
3030th: AbführkanalDischarge channel
3232: Pfeilarrow
3434: Pfeilarrow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2015/132008 A1 [0003]
EP 3109208 A1 [0015]
US 2015/0038313 A1 [0015]

Claims

Method for cutting a laminated composite element, in particular a laminated glass element (2), which is formed from a number of structural elements, in particular glass elements (20, 22), and at least one polymer film (24), in which a laser (4) is used along a provided Cut line (14) produces a perforation (26) formed in the structure or glass elements (20, 22) by a number of openly executed filaments and then by means of a laser (6) the polymer film (24) along the cut line (14) is severed.

Procedure according to Claim 1 , in which the evaporation residues formed during laser cutting of the polymer film (24) are sucked off via an assigned suction device (16).

Procedure according to Claim 2 , in which a suction opening (18) of the suction device (16) during laser cutting of the polymer film (24) is also moved along the cutting line (14) with the laser beam.

Procedure according to one of the Claims 1 to 3rd , in which the glass elements (20, 22) provided with the perforation (26) are separated, preferably broken or separated by laser cutting, during or after the laser cutting of the polymer film (24) along the cutting line (14).

Procedure according to one of the Claims 1 to 4th , in which a short pulse laser is used to produce the perforation (26).

Cutting system (1) for cutting laminated glass elements (2) formed from a number of glass elements (20, 22) and at least one polymer film (24), with a perforation laser (4) and with a separating laser (6) designed to separate the polymer film (24) ), which can be guided along an intended cutting line (14) via an assigned control device (8) on the glass element (s) (20, 22).

Cutting system (1) Claim 6 , with a suction device (16) assigned to the separating laser (6) for the evaporation residues arising during laser cutting of the polymer film (24).

Cutting system (1) Claim 7 , in which a suction opening (18) of the suction device (16) is movable in accordance with the movement of the laser beam of the separating laser (6).

Cutting system (1) according to one of the Claims 6 to 8th , whose perforation laser (4) is designed as a short pulse laser.