CN101244886A - 用于复合玻璃板切割的方法和装置 - Google Patents

Abstract

用来将由两块至少局部通过粘接剂层相互连接的玻璃板组成的复合玻璃板(6)切割成相互平行的条(边条和有用条)的方法和装置，其中复合玻璃板(6)水平放置在工作台的支承面上，并在两块玻璃板上分别从其外侧沿规定的切割线借助于激光束和后续的冷却剂束产生一分别完全穿透玻璃板的切割裂缝。

Description

用于复合玻璃板切割的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用来切割由两块至少局部通过粘接剂层连接的玻璃板组成的复合玻璃板的方法和装置，用这种方法/装置时分别从外侧对两块玻璃板照射激光射线。

背景技术

特别是随着由两块相互连接的玻璃板组成的(复合玻璃板)、目前按标准尺寸大批量同时大规模使用地制造的和接着通过复合玻璃板的切割分开的液晶显示器和其他电子显示器的发展，对复合玻璃板切割时的棱边质量及其无颗粒的制造的要求不断提高。

在将相应的复合玻璃切割成单个显示器时，两块玻璃板分别沿各两条限定一个显示器的粘接剂带(粘接线)之间的规定的切割线切开。其中切割线例如在灌装接头处也穿过粘接线延伸。为了空出位于玻璃板之间的接触条，也可以仅仅切断两块玻璃板中的一块。玻璃板具有约0.2至1mm的厚度，在结合状态具有在μm范围内的距离，该距离由粘接线的厚度确定。

已知通过这样的方法借助于激光切割复合玻璃板，即一水平放置的复合玻璃板的上玻璃板从上方并且下玻璃板从下方用激光束照射。

由US 6,576,870 B2已知一种用来实施这种方法的装置。这里所述的和在图2中表示的装置包括一支架34，在该支架上安装一工作台36以及一在工作台36上方的上激光头38a和一在工作台36下方的下激光头38b。工作台36具有一直线形孔37。为了切割复合玻璃板32将它这样定位在工作台36上，使得设置成穿过两块玻璃板延伸的切割线沿直线形孔37分布。第一激光束从上激光头38a沿规定的切割线对准上玻璃板，亦即复合玻璃板32的上外表面，第二激光束从下激光头38b穿过直线形孔37(工作缝隙)对准下玻璃板，亦即复合玻璃板32的下外表面。这可以同时或按时间先后地进行。

复合玻璃板粘接剂层的切割问题没有解决。

由实际已知一种用来从两侧用激光切割复合玻璃板的工作台，它由一固定部分和一相对于该固定部分可水平运动的进给部分组成。固定部分和送进部分分别具有一在同一平面内的支承面。

待加工的复合玻璃板基本上是具有两条侧棱以及一条前棱和一条后棱的矩形，并以前棱朝向进给部分地这样放在固定部分上，使两条侧棱边之一与固定部分的一条侧导轨贴合。为了使复合玻璃板在工作台上移动，它通过至少两个间接地直线驱动的滑鞍夹钳在其后棱处夹紧，滑鞍夹钳在为此设置的槽内移动，所述槽设计成平行于固定部分和进给部分的支承面内的导轨，以便使复合玻璃板在工作台上步进式地移动一待切割的带宽。

为了使工作台能灵活地用于不同宽度的复合玻璃板，在固定部分的宽度上设置许多槽，滑鞍夹钳可在这些槽内移动，与固定部分上的槽对齐地在进给部分上设置同样宽度的槽，以便使最后切割的边缘段也能够超过固定部分移动到进给部分上。在槽之间存在抽吸面，通过它们可以将复合玻璃板在切割过程中力封闭地固定在工作台上。

所述工作台有两个相应的缺点：

1.在切割时复合玻璃板从上方放在封闭的工作台上，亦即进给部分几乎无空隙地装在固定部分上。复合玻璃板的支承面由进给部分和固定部分的上表面轮廓构成，它由抽吸面和槽确定。现在如果激光束从上方沿希望的切割线引导至复合玻璃板的上外表面上，那么由于复合玻璃板下外表面的不均匀散热，沿切割线形成不均匀的热应力，

在抽吸面上的面状贴合区域内进行根据抽吸面的材料引起的热传导，而在槽上方的散热仅仅通过热辐射进行，

沿切割线不同的热力特性对棱边质量产生不利影响。

2.在从下方切割时进给部分只留一工作间隙地安装在固定部分上。工作间隙的宽度通过切削头必要的运动自由空间确定，切削头将激光束穿过工作间隙从下方照射在复合玻璃板上。与从上方切割不同，沿切割线的热力学特性是相同的，亦即热量均匀地从复合玻璃板上外侧通过热辐射散发。但是在边缘区时产生这样的问题，即边缘至少必须这样宽，使它贴合在工作台上，从而在切割期间它不会不受控制地掉下。由此得到对于在前棱边和后棱边处边缘的最小宽度，这导致不希望的大量废料。

发明内容

本发明的目的是，提供一种方法和适合于它的装置，用这种方法/装置可以借助于激光以高的棱边质量将复合玻璃板切割成条和特别是窄的边条。

这个目的对于方法按权利要求1和对于装置按权利要求4实现。

有利的结构在各从属权利要求中叙述。

对于本发明的装置而言，特别是一个可下降的压紧装置以及可回转的挡板对于本发明是重要的，所述压紧装置在加工机械的初始裂缝时用作对切割线施加机械弯曲力的支承座并且用作散热片，所述挡板一方面为了从上方的切割为复合玻璃板提供一个连续的平面的支承面，另一方面为了从下方切割仅仅很窄的边条时提供机械支承，以避免边条由于其重力而裂开。

对于本发明的方法重要的特别是先切割下玻璃板，再切割粘接剂层，然后切割上玻璃板的强制性顺序，以及通过从上方施加机械弯曲力来切断粘接剂层。

附图说明

下面应该借助于附图根据一个实施例详细说明本发明，附图表示：

图1本发明装置的原理图；

图2a以俯视透视图示出进给部分的前面区域；

图2b以底视图表示按图2a的进给部分的部件；

图3以俯视透视图表示固定部分；

图4a以底视透视图表示具有翻转到下面的挡板的挡板组件；

图4b按图4a的具有翻转到上面的挡板的挡板组件；

图5带机座和压紧装置的进给部分。

具体实施方式

和由现有技术已知的装置一样，在图1中所示的本发明的装置主要包括：一个工作台，该工作台包括一个固定部分1和一个可以相对于固定部分1水平进给的进给部分2；一个可在工作台上方移动的上切削头3；以及一可在工作台下方在工作台宽度上移动的下切削头4。切削头3、4分别具有一激光束出口和冷却剂束出口，相应的射束通过它们以专业人员公知的方法对准复合玻璃板6。

固定部分1和进给部分2分别具有一个在一个共同的水平平面内的支承面，待切割的玻璃板放在该支承面上。复合玻璃板6通常是带两条侧棱、一条前棱7和一条后棱的矩形。

在所示视图中复合玻璃板6处在一应该切割邻近前棱7的边条的位置上。为了必须切割窄的边条，前棱7位于工作间隙5上面并且不支承在进给部分2上。工作缝隙5由固定部分1和进给部分2的两个相互面对面的平行外棱边构成，其方向与切削头3、4的移动方向相同。

工作缝隙5的宽度a通过必要的空腔确定，以便借助于下切削头4将激光束和冷却剂束在固定部分1和进给部分2之间沿希望的切割线从下方对准平放的复合玻璃板6。

在借助于上切削头3从上方工作时，进给部分2几乎无空隙地靠在固定部分1上。

在图3中以俯视透视图表示工作台的固定部分1。固定部分1的支承面由一前部区域和在后部区域内的支承筋10构成，所述前部区域由许多通过槽9断开的抽吸面8构成。在支承筋10上设置相互连接和与压缩空气源连接的孔，由此支承筋10在复合玻璃板6向进给部分2方向移动期间可以作为空气轴承工作。

如在说明由实践已知的工作台时已经解释过的那样，槽9是必要的，以便使在复合玻璃板6的后棱边处夹紧复合玻璃板的滑鞍夹钳能够在槽9内移动。在复合玻璃板6输送期间，滑鞍夹钳从支承筋10之间穿过移入槽9内。这时压缩空气通过孔进入抽吸面8，从而在抽吸面上方形成一气垫，以便将复合玻璃板6无损坏地输送到下一个工作位置。

在图2a和2b中示出其前部区域的进给部分2，至少在支承面的造型和工作原理方面基本上做成类似于固定部分1，只有一个重要区别，这个区别是，在进给部分2上分别在槽9下方安装挡板组件11，并且槽末端通入较大的缺口12，在缺口内分别安装一属于挡板组件11的可回转的挡板13。

在图4a和4b中表示这种挡板组件11的一种可能的结构。一受控制的直线驱动装置14通过一摇臂16与可旋转地支承在进给部分2的缺口12内的挡板13连接。直线运动转变成挡板13的旋转运动，挡板13在翻转到上面的工作位置和翻转到下面的起始位置之间摆动，在所述翻转到上面的工作位置上挡板13的表面定位在工作台支承面平面内。

在挡板13的翻转到上面的工作位置上，挡板13覆盖特别是工作缝隙5，或者如果不存在工作缝隙5的话，它封闭固定部分1和进给部分2的槽。两者分别满足本发明的功能。

在从下方加工时，这时必须强制存在足够大的工作缝隙5，在切割窄的边条(窄于工作缝隙宽度a的一半)时由于形成裂缝，挡板13向上翻转，从而使复合玻璃板6突出于工作缝隙5的部分从下方得到机械支承。从而可以防止边条不希望的和不受控制的开裂。

在从上方加工时，这时进给部分2无工作缝隙5地几乎无空隙地紧靠在固定部分1上，翻转到上面的挡板13确保在紧靠沿切割线的区域内对复合玻璃板6提供连续的支承面，并且因此确保通过热传导均匀地散热。对于挡板13最好选择具有至少类似于构成固定部分1和进给部分2上的抽吸面的材料的导热性能的材料。复合玻璃板6最好这样定位，使得希望的切割线分布在进给部分2的上方。

挡板组件11，特别是其挡板13是本发明装置与已知的现有技术相区别的主要特征。

另一个重要的区分特征是设置一压紧装置17，在图5中表示安装在进给部分2上方的压紧装置17。压紧装置可以在进给部分2上方的静止位置和在固定部分1和进给部分2之间的工作缝隙5上方的工作位置之间水平移动。此外压紧装置可以垂直下降和翻转到工作缝隙5内。

压紧装置17具有相当于由工作台的宽度确定的工作缝隙5的长度的长度。在宽度方面压紧装置17略窄于工作缝隙5的宽度a。压紧装置17最好由具有尽可能小的弯曲度和尽可能高的导热能力的带材制成。压紧装置17具有多个功能。根据工艺流程它首先用作在下玻璃板的侧棱上机械加工初始裂缝时的支承座。然后在切割下玻璃板期间它用作散热片，最后用作对在两侧贴靠的复合玻璃板6的切割线施加弯曲力的弯曲梁，以便切断有时在玻璃板之间的沿切割线分布的粘接剂层。

压紧装置17可以在不损害其作为支承座或弯曲梁的功能的情况下既做成无源的又做成有源的散热片。在无源散热片的情况下压紧装置17由高导热能力的实心材料块制成。对于有源的散热片它例如配备冷却剂管以及用于冷却剂输入和输出的相应的管接头。

无源散热片仅仅通过受外界温度影响的热辐射比较缓慢地散发吸收的热量，而主动散热片通过向具有可选择的温度的冷却剂的热传导吸收热量。通过冷却剂的流动速度和温度可以控制散热片的热量散发，从可以更好地和工艺条件相匹配。

如上所述，平放在工作台上的、支承在固定部分1的支承面上的复合玻璃板6在加工期间仅仅通过抽吸面8通过力封闭保持在固定部分1上。亦即复合玻璃板6自由地平放在工作缝隙5上方，并且在由于重力产生小的弯曲时便已经丧失与位于它上面的散热片的紧密面接触。为了确保作为散热片的压紧装置17和复合玻璃板6在邻近的工作区内之间紧密的直接接触，在下切削头4上设置压紧滚轮15。尤其是在下切削头4的作用区的前后分别成对地安装四个压紧滚轮。下切削头4的作用区应该理解为这样的区域，亦即激光束和冷却剂束在这个区域内作用。压紧滚轮15确保，将复合玻璃板6尽可能在靠近作用区周围压紧在作为散热片的压紧装置17上，以保证尽可能好的热传导。

如上所述，对于两面贴合的复合玻璃板6借助于压紧装置17对切割线施加一弯曲力。为了也能够借助于弯曲力沿一限定窄的边条的切割线切割粘接剂层，其中这里复合玻璃板6仅仅一面贴合，进给部分2的限定工作缝隙5的外棱边可相对于支承面向上和向下翻转或上升和下降。为此+/-3°的翻转角已经足够了。因此它也可以向下翻转约25°，以便可以使放在进给部分上2上的已经切下的边条滑入收集箱内。

下面应该借助于对方法实施的说明说明所述装置的工作原理。

应该将例如1.30m宽和1.50m长的、由厚度例如分别为0.2mm的两块玻璃板组成的复合玻璃板6切割成两个窄的边条和许多宽度大于对此所需装置的工作缝隙5的有用玻璃条。

复合玻璃板6为制造液晶显示器作准备，它们并排放置地分别通过一具有几个μm厚度的矩形环绕分布的粘接线限定。在将复合玻璃板6切割成单个有利玻璃条时以及在接着切割有用玻璃条并分割成显示器时，分别在两条相互并排平行分布的粘接线之间切割复合玻璃板6，但是也切割与之垂直分布的粘接线。亦即切割线既越过玻璃-空气-玻璃多层结构，也越过玻璃-粘接剂-玻璃多层结构。

本发明的方法针对由此产生的要求，并且使得尽管在沿切割线的层结构有变化时，仍然可以得到沿切割线的高的棱边质量。

按照本发明的方法，复合玻璃板6分三道工序切割。

·首先通过从下方作用激光束和冷却剂束，切断下玻璃板，

·然后通过作用在切割线上的弯曲力切断粘接剂层，

·最后通过从上方的激光束和冷却剂束的作用切断上玻璃板。

因为各个工序的具体方案，特别是弯曲力的加入各不相同，根据在切割下玻璃板时复合玻璃板6是仅单面贴合(如在切割窄的边条时那样)还是两面贴合(如在切割有用玻璃条时)的不同，下面应该分开说明对于切割窄的边条和切割有用玻璃条的方法。

切割窄的边条的方法：

为了准备切割复合玻璃板6的下玻璃板，进给部分2向工作台1的固定部分1调整，直至到达规定的工作缝隙5的宽度a，并且下切削头4在其起始位置定位在工作缝隙5一端的下方。将待切割复合玻璃板6输送到超出工作缝隙5并这样定位，使得规定的应该沿它切下边条的切割线沿工作缝隙5分布在中心。接着通过固定部分1上的抽吸面8将复合玻璃板6固定在这个位置中。为了切下只是非常窄的边条，复合玻璃板6的前棱7不靠在进给部分2的支承面上，而是悬空在工作缝隙上方。压紧装置17在工作缝隙5上方、紧贴复合玻璃板5地定位。为了有利地造成用于沿切割线的裂纹的规定的起始点，例如用一金刚石滚轮在下玻璃板的棱边上机械加工一个起始裂纹。这时压紧装置17在刻划时给机械力提供一个支座。

如果没有安排按要求的起始裂缝，那么裂缝由一存在的微裂缝形成，或在安排微裂缝后再启动下切削头4，并沿工作缝隙5以规定的速度从其起始位置向其在工作缝间另一端处的终点位置移动。这时沿规定的切割线发射的激光束造成加热，从而建立压应力，而后续的吸收热量的冷却剂束造成拉应力。如果应力差超过玻璃的临界断裂应力，那么便在玻璃上形成裂缝，它沿切割线扩展。工艺参数，特别是下切削头4相对于复合玻璃板6运动的速度(过程速度)、投射在玻璃表面上的激光束光斑的长度、激光束和冷却剂束之间的距离以及激光束的能量由专业人员这样选择并与玻璃板的厚度协调，使得形成的裂纹完全穿透复合玻璃板6的下玻璃板(切割裂缝)。由于下切削头4和切割裂缝，挡板13从其翻转在下面的静止位置向上翻转到其工作位置，并从下面贴合在复合玻璃板6上。从而它们支承复合玻璃板6的突出于工作缝隙5的部分，并防止切下的边条任意断裂。

在下玻璃板上形成切割裂缝期间，留在工作缝隙5上方的上玻璃板上的压紧装置17在切割过程中用作散热片。亦即由激光输入的、没有被随后的冷却剂束吸收而是传入复合玻璃板6的上玻璃板内的热量通过这些散热片吸收。在切割下玻璃板后应该切割有时沿切割线连接上下玻璃板的粘接剂层。进给部分2向固定部分1调整，直至留下约1mm的剩余缝隙，这时挡板13留在翻转到上面的工作位置，并分别移入固定部分1的槽9内。消除复合玻璃板6通过固定部分1的抽吸面8的附着连接，并将复合玻璃板6在固定部分1的支承面上向后拉，使得切割线位于剩余缝隙上方。

然后重新通过抽吸面8将复合玻璃板6固定在固定部分1上，这时边条悬放在进给部分2的支承面上。接着将进给部分2的围成工作缝隙5的外棱边略微抬起，从而产生作用在切割线上的弯矩，它使粘接剂层形成沿切割线的裂缝。

在进给部分2的外棱边重新下降后，进给部分2可以几乎完全紧靠在固定部分1上。留出一很小的间隙，以避免外棱边的机械接触。但是固定部分和进给部分1、2的距离也可以保持不变，并且复合玻璃板6这样定位，使得切割线不分布在固定和进给部分1、2之间，而优先分布在进给部分2上。进给部分2和固定部分1的各自相互面对面的对齐的槽末端在切割线周围区域内通过挡板13封闭，亦即现在复合玻璃板6在切割线周围区域内放在一连贯的支承面上。现在上切削头3移动其在切割线一端的起始位置上。借助于上切削头3以类似于下切削头4的所述工作方式沿切割线切开上玻璃板。

在完全切下复合玻璃板6的边条后，进给部分2从固定部分1上退回。边条仍旧放在进给部分2的支承面上，并且例如可以通过进给部分2的翻转运动翻倒在一废物箱里。

从而结束与前棱7邻接的边条的切割。

在切割邻接后棱的边条时，残留的复合玻璃板6在加工期间不是通过固定部分1的抽吸面8而是通过进给部分2的抽吸面8固定。

切割有用玻璃条的方法：

方法的准备阶段与切割边条的准备阶段的区别在于，复合玻璃板6这样定位在工作缝隙5之上，使复合玻璃板6在工作缝隙5两侧都得到支承。

在用与切割窄的边条一样的方法切开下玻璃板后，切开粘接剂层，然而这时挡板13不翻转到上方。为此压紧装置17下降到工作缝隙5内，使得复合玻璃板在切割线左右得到弯曲。下玻璃板的切割棱被相互挤开，粘接剂层(粘接点)沿切割裂缝的延长线裂开。为此压紧装置17可以平行于支承面下降或优选倾斜一角度，由此使并排排列的粘接点从复合玻璃板6的一条侧棱开始向另一条侧棱裂开。接着压紧装置17重新抬起，并退回到其在进给部分2上方的静止位置。

现在进给部分2几乎几间隙地靠近固定部分1。这时挡板13向上翻转到其工作位置，并分别移入固定部分1上的槽9内。进给部分2和固定部分1的各自面对面的对齐的槽末端在切割线周围区域内通过挡板13封闭，亦即复合玻璃板6在切割线周围区域内贴合在连贯的支承面上。

上切削头3移到其在切割线一端的起始位置。与下切削头4的加工方法类似借助于上切削头3沿切割线切开上玻璃板。

现在完全切下的有用玻璃条通过进给部分2输出。

重复用来从复合玻璃板6上切下有用条的所述工序，其中复合玻璃板6分别在切割线两侧得到支承，直至切割后棱处的边条为止。

这个领域的专业人员可以由本发明推断出，本发明不局限于上述举例说明的实施形式的细节，而是本发明可以体现在其他特殊的形式中，而不脱离本发明的范围，它通过所列权利要求确定。

附图标记清单

1固定部分

2进给部分

3上切削头

4下切削头

5工作缝隙

6复合玻璃板

7前棱

8抽吸面

9槽

10支承筋

11挡板组件

12缺口

13挡板

14直线驱动装置

15压紧滚轮

16摇臂

17压紧装置

a缝隙宽度

Claims (7)

1.用来将复合玻璃板(6)切割成相互平行的条(边条和有用条)的方法，所述复合玻璃板包括两块至少局部通过粘接剂层相互连接的玻璃板，其中复合玻璃板(6)水平摆放在一支承面上，并在两块玻璃板上分别从其外侧沿规定的切割线产生一分别完全穿透各玻璃板的切割裂缝，这通过一激光束和一后续的冷却剂束沿切割线在玻璃板上引导来实现，其特征为以下工步：

·通过将激光束和冷却剂束从下方对准下玻璃板的外侧，沿切割线切断下玻璃板，而通过热传导排走在上玻璃板的外侧上由激光加入的热量，

·从上方对切割线施加机械力，以促使复合玻璃板(6)绕切割线向下弯曲，这造成位于切割线区域内的粘接剂层开裂，

·通过从上方将激光束和冷却剂束对准上玻璃板的外侧，沿切割线切断上玻璃板。

2.按权利要求1所述的方法，其中仅切割复合玻璃板(6)的窄的边条，其特征为：

在切割下玻璃板时复合玻璃板(6)仅仅在切割线一侧得到支承，并且由于冷却剂束对复合玻璃板(6)的未支承部分加以支承，以避免在下玻璃板切开期间或之后未支承部分的开裂。

3.按权利要求2所述的方法，其特征为：

未支承部分的支承通过挡板(13)的向上翻转到支承平面内实现。

4.用来将由两块至少局部通过粘接剂层相互连接的玻璃板组成的复合玻璃板(6)切割成相互平行的条(边条和有用条)的装置，包括：

-一个用来水平支承复合玻璃板(6)的工作台，所述工作台具有一个固定部分(1)和一个进给部分(2)，该固定部分和进给部分具有两个在工作台宽度上平行分布的、可相互调整的、用来形成规定的工作缝隙(5)的外棱边以及具有在一共同的水平平面内的各支承面，所述支承面被相互对齐的、垂直于外棱边分布的槽(9)断开；

-一个用来切割上玻璃板的、具有激光束出口和冷却剂束出口的上切削头(3)，该上切削头在工作台上方在该工作台的宽度上可移动地设置；以及

-一个用来切割下玻璃板的、具有激光束出口和冷却剂束出口的下切削头(4)，该下切削头在工作台下方在该工作台的宽度上沿工作缝隙(5)可移动地设置

其特征为：

在工作台的两个部分之一(固定部分(1)或进给部分(2))上在槽(9)下方分别安装一个带一个可向上翻转的挡板(13)的挡板组件(11)，通过该挡板位于翻转到上面的位置，位于该挡板上方的槽(9)在支承面的高度上通过该挡板(13)的一部分封闭，并且挡板(13)的另一部分突出于外棱边，以便一方面支承平放的突出于外棱边的复合玻璃板(6)并且另一方面提供一与外棱边邻接的连续的支承面，并且

存在一压紧装置(17)，该压紧装置比规定的工作缝隙(5)窄并可以在该工作间隙上方定位和下降，以便使该压紧装置既作为支承座和散热片紧贴在复合玻璃板(6)上，又通过该压紧装置对复合玻璃板(6)施加弯曲力。

5.按权利要求4所述的装置，其特征为：

压紧装置(17)是一个无源散热片，其由导热性能良好的实心材料制成。

6.按权利要求4所述的装置，其特征为：

压紧装置(17)是一个有源散热片，其中在压紧装置(17)内整合一个冷却剂管并且存在冷却剂输入口及输出口。

7.按权利要求4所述的装置，其特征为：

在下切削头(4)上存在压紧滚轮(15)，以便使复合玻璃板(6)的位于工作缝隙(5)和下切削头(4)上方的部分紧靠在压紧装置(17)上。

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