CN1012638B - 不连续的玻璃切割与边缘整形 - Google Patents

Abstract

直接从加热的玻璃板带切割下异型玻璃件与玻璃板同时保持切割下玻璃的光学质量。从玻璃成型室引出浮法玻璃板带并在退火之前将切割线加热至软化温度。然后用刀片装置沿加热了的切割线切入玻璃以切割开玻璃。在此切割之后于切割成之玻璃边缘仍处于其软化温度时，对此玻璃边缘进行整形。在此线性加热与切割作业中。将整个玻璃的温度保持到玻璃应交点之上。

Description

本发明涉及到玻璃板的切割，更确切地说，涉及到从加热的玻璃板带上切割下玻璃板并修整经切割的边缘，与此同时，保持住切割下之玻璃的总体光学质量。

平板玻璃或弯形玻璃产品的制造通常需要两个独立的和截然不同的加工过程：初始加工和二次加工。

初始加工包括：让玻璃液浮抛过一锡浴来形成玻璃板带或由玻璃液浴拉引玻璃板。在浮法成型过程，玻璃液是附着并浮在锡液槽上来形成板带，例如Edge等人在美国专利号3843346号中所公开的。此浮法玻璃板带在锡槽之上时即开始冷却并确定其厚度。之后，玻璃板带脱离开锡槽，输送至一退火区并于该处有控制地冷却至玻璃应变点下的一个温度。在此玻璃板的成型过程中，当它自玻璃液池中拉引出的同时板厚即已确定，随后即行冷却，例如按照Slingluff在美国专利1339229号中所公开的情形，退火之后，玻璃板带即切割成一块块的玻璃板供随 后的二次加工用。

二次加工可以包括任意多道附加的玻璃板处理工序。例如，在将大型玻璃板切割至其最终形状之前，可把它切割成较小的更易搬运的玻璃板。此最终形状可以是如写字台台面和玻璃窗框等那样的矩形，或可以是特殊玻璃窗口结构或机动车窗口那样的更复杂的形状。当玻璃板已切割成一定形状之后，例如可对之钻孔、进行圆边加工、涂层和/或弯曲成型。圆边加工通常是在玻璃处于室温时，用一或多个砂轮来对经切割的玻璃边缘进行整形与修匀的。此种加工有可能于玻璃边缘上留下小的剥裂的薄片，起着应力集中点的作用，减弱边缘强度，导致日后的损坏与破裂。在此种成型作业中，切割下的玻璃重热至其热变形温度，对一般的钠钙硅玻璃说来，此温度范围约为1150°F至1250°F（621℃至677℃）。这样的加热与成型作业，例如可以按照Frank等人的美国专利4197108号与Seymour的美国专利4204853号或Johmson等人的美国专利4139359号中，所公开的多种不同方法中的任何一种来进行。

在经过冷却处理和/或热弯曲化处理之后，可对玻璃进行热增强处理。将处于室温下的玻璃板重热到它的退火范围之上的一个温度，然后通过此退火范围急冷至其应变点，以使玻璃板钢化，在弯形玻璃情形，则于弯化作业之后使玻璃板急冷以达到钢化。

在当前制造窗玻璃、镜玻璃等等具备有可接受光学质量的玻璃制品中，通常所用的方法要求进行初始加工和二次加工。显然，要是可对这种初始加工或二次加工作出改进，或将这两种加工过取综合为单一过程，而得以消除例如重热之类的某些工序，同时提高此最终制品的质量，例如给出高质量的玻璃边缘，那就会显著地节省费用。如果此初始加工过程中还包括有玻璃板带的浮法成型，使得此玻璃板带在离开锡槽时就达到其最终厚度并具备合格的光学质量，而毋需作进一步的拉伸、研磨或抛光处理，这样就会使成本更加降低。

下面是与本申请有关的各专利。

美国专利3189424号（Brjchard等）、3486673号（Madge）、3690527号（Bustrann等）、3754884号（McDavid等）与3875766号（French）公开了拉制玻璃的切断工艺，在以上各专利中，都是使玻璃板带冷却到它的一个大面能由一划痕设备刻线，且随后沿此刻线断裂。

美国专利1550428（Corl）、1560077号（Gelstharp）与2243149号（Despret）公开了，在玻璃板带仍处于塑性状态的板玻璃作业中将其切断。具体说来，Corl指出了沿着玻璃板带的各个大面能采用切割的肋状件，使之“压入”位于其间的玻璃板带。在Gelstharp的专利中，采用了安装在一滑动架上且可沿垂直于玻璃板带方向运动的切割轮，来切断仍处于塑性态的玻璃板带。Despret则提出让带刀片的滚轮按预定的速度转动，使刀片来切割软化状态的玻璃。

美国专利3124444号（Ritter等）提出了一种方法，在玻璃板带处于塑性状态下，连续地从此运动中的板带上除去其边棱或边缘部分。在玻璃板带的边缘处装有一对圆盘刀具，使此玻璃板带通过其间并将板带边缘从其余部分上切下。

Diaz等人的法国专利2567872号中公开了一种切割仍处于塑性状态之玻璃板的方法。玻璃板通过一对旋转中的刀片之上，后者切入玻璃几乎至其总厚。第一组刀片径向地绕一切割滚轮配置，以连续地顺玻璃板的纵向来切割此玻璃板;第二组刀片沿此切割滚轮的长度顺纵向配置，以周期性地沿横向中切割玻璃板。

美国专利3453097号（Hafner）、3543979号（Grove等人）、3885943号与3930825号（Chui）以及3935419号（Lambcrt等人）提出了用激光束来切割玻璃。于Hafner的专利中，选择好激光的参数，使玻璃板吸收激光能而使之转变为足以使玻璃板沿此激光束扫描的一条线分断开的热能。Grove描述了由连续玻璃板带上来切割下玻璃板，用激光束扫描玻璃来于其中感生一应力场，使之沿此扫描过的线段产生被控制的断裂。在Chui的专利中，应用激光束使玻璃沿切割线气化。在3930825号的专利内，采用了一对激光器直接从浮法玻璃板带来切割异形玻璃制品。可以相信，上述这种激光器的功率以及由此种激光器来气化玻璃所需的时间，有可能妨碍它用于大规模的商品生产中。除此，其华未对玻璃板带的形状作出控制。

French的美国专利3934995号描述了一种当玻璃板带从浮法生产线出来后，从其上切下玻璃板的方法，这是使此板带的一部分受控骤冷，沿着冷却线对玻璃划痕并沿此划痕线快速掰裂玻璃。

Criffen的美国专利3193367号给出了一种玻璃 成型作业，其中将从玻璃液池中拉引出的软化状态之玻璃板置于一成型模之上，将此玻璃板压入模子内，并在压型过程中用剪切部件将压入的玻璃与其余的玻璃板分裂开。

Crove的美国专利公开了一种切割玻璃的方法，即用高频电介质加热到玻璃板的整个厚度，使之沿切割线受控断裂。

Oelke的美国专利3687956号公开了用来切割已冷却之玻璃板的方法与设备，从玻璃板表面外的热源将热作用到所希望的切割线上。此种来自辐射热源的热限制到与切割线相对应的很窄的一条带上。通过使热集中，在玻璃板的未加热部分与此狭长的加热区域之间形成大的温差，而同时发生的应力聚集便在玻璃板中导致断裂。

Anderson的美国专利4162907号提供了于锡液槽上切割熔融态玻璃的方法。通过一挤压机使玻璃液布散到锡液槽上，在此将一切割架降到此锡液槽的上部以牢牢地框定住玻璃，再用切割机构将玻璃切成所需尺寸。用压缩空气驱动着已完全穿透玻璃并进入锡液的旋转刀片来切割此熔融态的玻璃。

Anderson等人的美国专利号4361429公开了一种从熔融态板玻璃来形成制品的方法与设备。此时的玻璃是从玻璃液池中由一对辊拉引。这一熔融态的玻璃板通过真空和/或重力的共同作用，置于一模腔上方并取模腔的形状。此玻璃板在其仍处于熔融态的条件下，被压切成最终制品。用真空式取出装置从模子中取出此最终制品。

Long的美国专利3414454号、3414464号、3512950号与3512951号提出了，在不可湿润的平齐硬表面之上以及于锡液表面上于一石墨框架之内浇注平板玻璃的方法。玻璃液被倾注于此框架内，其数量要使其达到一平衡厚度，同时几乎不融及此框架以保持一圆形的边缘。

Glikman等人的苏联创造与发明号2134911/33与2141493/29-33公开了于石墨框架内在锡液上浇注玻璃液的工艺。在前一项的说明书中，该框架所处的位置使得其底部与浇注玻璃之底面位于同一水平面。在后一项的说明书中，该框架包括一个内部构件，后者有一弧形的上表面用来依循着浇注出玻璃制品下部玻璃边缘的轮廓。

以上这些专利公开了玻璃的浇注与切割技术，但它们都未涉及到将业已充分冷却到允许搬运的板玻璃，对它进行切割并对其切割过的边缘进行整形，而不降低其光学质量同时使继后处理即钢化或退火中在可能需要的附加热量减至最少。除此，以上这些专利也未提及在对玻璃板进行切断的同时或稍后，来对经切割之玻璃边缘进行修整而提供一坚实所需轮廓形状的边缘。

本发明提供了一种设备与方法，用来当玻璃处于能够转运和抵抗擦痕的温度下去切割玻璃并进行边缘整形。将包括有希望之切割线在内的一玻璃带加热至玻璃的软化温度，后者指的是这样一个温度：此温度使得板玻璃能够用切割装置切透进行切割而不需用通常的划线与掰裂技术，同时也低于使玻璃汽化的那样一个温度。此热软化的玻璃是以切刀沿着其切割线切透的。经切割的边缘即在此热软化温度下整形。

在本发明的一个特殊的实施例中，所指的玻璃乃是连续行进的浮法玻璃板带。此玻璃板带已经过浮法成型作业，使得玻璃在成型之际已确定了最终的板厚与所需的光学质量，而不必进行拉伸、研磨与抛光等之类其它任何另加的处理。当此玻璃板带从浮法成型作业的锡液槽中撤出时，它有足够的硬度允许处理和搬运而不会被擦伤或发生任何其它可以影响其光学性质的缺陷。在整个的切割与边缘整形作业中，玻璃被保持在一定的温度范围内，例如它的退火温度范围，使之于运输中不会擦伤，同时使得进一步处理如弯化、钢化与退火等工序中不能需用的附加热量减至最低限度。此玻璃由高温火焰或其它类型的加热器，有选择地沿着包括所需切割线在内的第一加热区重热至其软化温度，同时沿着此第一区各侧上的第二加热区重热至不低于约为玻璃应变点的温度。切割线可以是直的，例如横切行进中玻璃板带的宽度;或可以是非直线的面界定出拟从板带分割下之玻璃部分的周边。加热器分别位于玻璃板带两大面的上方与下方，并随板带的输送方向推进。当切割线加热至所需温度后，一切割装置即可用平行于切割线之刀片或相对旋转之刀片，切进此玻璃板带至少一部分厚度以切断玻璃。在切割过程中，切刀朝板带输送的方向推进。此种刀片包括有一种玻璃边缘整形刀具，用来在玻璃仍处于其软化温度时进行边缘修整。切割开的玻璃板然后从行进的玻璃板带上转移开，加热器与切割装置此时即返回原位。

在本发明的另一实施例中，是从固定的玻璃板上切割下玻璃块，确定了形成第一与第二加热区的加热模式。加热之后，玻璃板既可以进至切割段，由刀片装置沿切割线切入此玻璃板的至少一部分厚度来切下一玻璃块;也可以让玻璃板保持不动，将加热器撤离开玻璃板，同时使切下邻接玻璃板来切下玻璃块。刀片上的玻璃边缘整形刀具即在切割玻璃的同时对经切割的边缘整形。然后从玻璃板上撤下切开的玻璃块，并把它转移至下一段供另外的处理。

在本发明的又一实施例中，将固定式的加热器定位于略朝行进中玻璃板带的厚圆边内侧，来加热前述的第一与第二加热区。有一对带边缘整形件的旋转刀片准齐地配置在加热器的下游。玻璃板带前行，在第一加热区内沿加热的切割线切开并对边缘整形，切断开玻璃板的厚圆边并对经切割之边缘进行边缘整形。用一种偏移装置促使那种厚圆边在它已分切开时从保留着的玻璃板带上撤除。

在本发明的附图中：

图1是具备本发明特征的一种浮法玻璃板带加热、切割与边缘加工装置之最佳实施例的纵剖面图。

图2是阐明于图1中之本发明的滑动框架的侧视图。

图3是沿图1中3-3线截取的图，用来说明线性加热器的布置。

图4是最佳的玻璃板带切割与边缘整形刀片装置之放大的横剖面图。

图5示意地说明在切割与边缘整形过程中玻璃的加热模式以及玻璃流。

图6为一类似于图5的示意图，说明切割与边缘整形之际的另一种玻璃加热模式与玻璃流。

图7是具备本发明特征的玻璃板最佳加热、切割与边缘整形装置的横剖面侧视图。

图8是图7中所示装置的平面图，其中为醒目起见除去了某些部分。

图9是沿图7中9-9线截取的图，表明切割刀/真空式取出装置下部的有孔表面。

图10是结合到本发明之玻璃板加热、切割与边缘整形装置中的，用于切去玻璃板带厚圆边之装置的平面图，其中为醒目起见除去了某些部分。

图11是图10中所示装置的纵剖面图，其中为醒目起见除去了某些部分。

图12通过图10中12-12线的横剖面图，表明沿玻璃板带一边相对峙的一对加热器。

图13是通过图10中13-13线的横剖面图，示明一对圆盘刀片与边缘加工刀具。

图14是用来将玻璃液浇注到锡液上之玻璃浇注装置的横剖面图。

本发明的表现形式是把它用于切割钠钙硅浮法玻璃带或板并对其玻璃进行整形，但应认识到本发明可以用于任何板件材料的切割作业，特别是适用于任何类型的玻璃成型作业中，以及任何类型的玻璃组成或玻璃复合制品。

在描述本发明时，将涉及到玻璃的某些特质与参考温度。“退火点”与“应变点”被定义为这样的温度：它们或者对应于按ASTM（美国材料试验标准）法C336所测定之玻璃纤维的比延伸率，或者对应于按ASTM法C598所测定之玻璃杆的中间点下垂度。在退火点，内应力约经数分钟便基本上消除在应变点，内应力约经数小时便基本上消除。在退火点与应变点之间的温度范围称为退火范围。于玻璃的热处理过程，玻璃的温度通过此退火范围慢慢地降低（退火）或快速地增加（钢化）。对于典型的钠钙硅浮法玻璃，退火点温度一般约在1000°F至1040°F（538℃至560℃）的范围，应变点温度一般约在925°F至1040°F（496℃至521℃）的范围，而退火范围则约为925°F至1040°F（496℃至560℃）。取决于玻璃的应用，“浮法玻璃光学质量”可以由玻璃的主波长透射缺陷、反射缺陷所影响的光功率和/或表面糙度来表征。由表面不规则性所表现的透射与反射缺陷，一般对应有一波长在约0.50英寸至2英寸（1.27厘米至5.08厘米）的范围内，而对应一光功率级约为30或更低的毫曲光度。对于具有浮法光学质量的玻璃的表面糙度，一般地说，平均糙度小于1微英寸（0.015微米）。

本发明中，玻璃是按照Mouly等人在美国专利申请序号941241中所述的类似方式切割的，其中述及的内容综合于此作为参考。

图1示明了正由成型室10输出的浮法玻璃板带G。由于此板带G为浮法玻璃板带，它就具有优越的光学质量，可以用于要求通过此种玻璃进行无畸变观察的场合或用于要求使用这种玻璃的场合。从金属液槽12，例如从一锡液槽上引出的连续玻璃板带G，借助一列输送辊14而带到一可包括一煤气炉支承床18的板带支承件16上。或者通过另设的输送辊（未示明）而送入退火炉（未示明）内。尽管本发明并未对此作 出限制，但上述煤气炉支承床18最好是在一温度控制室20内，以使此玻璃板带中的热损失减到最小，其理由见以后讨论。支承床18包括一压力通风系统22，它将热的加压空气强制输送到此支承床18的上表面，提供一支承此热玻璃板带的气垫。挡板24用来保持成型室10内的气氛。进行加热、加割与边缘整形作业的温度控制室20，通常是在高于浮法玻璃退火点温度的一个温度范围内，即约为950°F至1150°F（510℃至621℃）。浮法玻璃生产过程中的处于上述温度范围内的玻璃板带具有足够的硬度，得以为辊14与其他运输设备运送与接触而不发生擦痕，因而不会影响到它的光学质量。

参看图2与3，支架26支承着一延伸过板带G宽度的加热器28。此加热器28将集中的高温热导向热的玻璃板带G，去快速地加热一包括一选定的切割线32在内的区域30（只在图5中示意地表明），使之达到玻璃的软化温度范围，后面将对此加以讨论，区域30的宽度足以让玻璃G沿切割线32切断，并允许对此切割开的边缘进行整形，这些也将在以后讨论到。加热器28可以从市售的许许多多供热源中任选一种，只要它能供给所需的集中热并将它导向区域30，特别是使之沿着切割线32。尽管本发明并未对此限制，但在最佳实施例中，此加热器28是一种能将高温火焰沿着板带G之区域30导引的线性燃烧管。燃料管道34与氧气管道36（必要时）为燃烧管28供应产生高温火陷所需的燃烧物质。电阻型的加热器，高频电介质加热管、等离子火炬加热管、激光器或电子束加热器也都是可以采用的一类加热器。

为了在加热一运动中的板材例如运动中的玻璃板带G时，将燃烧器28的火焰沿着区域30导引，在支架26上设有驱动装置38以便使燃烧器28得以按照与板带G相同的速度运动。支架26借助于驱动装置38所进行的运动可以用任何方便的方式控制，例如用一台计算机40控制。支架26在沿板带G的方向中运动一段距离将区域30加热到软化温度范围所需的时间之后，即返回至其起始位置。驱动装置38应能使加热器28在下一个包括有下一个切割线32在内的区域30运动到此加热器28之下以前或同时，具有足以重新定位于其起始位置的速度。虽然本发明并未对此作出限制，但图2与3所述特殊实施例中的驱动装置38可以包括一经过轴46与主动链轮44连接的马达42。链轮44啮合着齿条48，后者接附到安装于滑轨52上的滑环50上。支架26由滑环50吊挂住。立柱54则支承着滑轨52与马达42。为使支架26运动，可经此马达42带动着主动链轮44，再由后者带动齿条48沿着滑轨52定下的路程向前或朝后（从图1中看去向左或朝右）运动。

如图5所示，线性燃烧器28使玻璃板带G在区域30中的特别是沿着切割线32的温度。上升至最好是达到或者高于玻璃的软化点，即使得此玻璃能为切割装置切入，且不需用通常那种划线分断技术就能将玻璃分隔开其余玻璃板带的一个温度，这个温度同时是低于使玻璃汽化之温度的一个温度。对于典型的钠钙硅浮法玻璃，此种软化温度通常是在约1325°F至1375°F（718℃至746℃）的范围内，为了提高使此板带内部沿着切割线32加热至软化温度的速度，可以在板带G的下方于煤气炉支承床18的槽缝58中设置一第二加热器56，它与加热器28相平行，从板带下方将热沿着区域30会聚。下部加热器56应同样配置一结构支承件与滑动架，使此下部加热器56能以板带G的相同的速度运动一段足以使此上下加热器能将区域30之温度提高到所需软化点的距离。如图1、2与3所示，在本发明的最佳实施例中使用了上下两种加热器，它们都装在支架26上因而得以同步运动。

应知上述区域30是能够加热到高得多的温度的，但这就需要追加功率和/或有较长的时间未加热玻璃。此外，要是把玻璃加热到太高的温度时，它就会开始变形而导致降低最终玻璃制品的光学质量。

由于线性加热器28与26将集中的热会聚到很窄的一段玻璃上，在玻璃之中就可能发生热震，即在其中未必能有足够的时间来重新分布由高温所形成的应力，此时，玻璃便会破裂。为了避免这种状况，应将待切割的玻璃至少加热到它的应变点温度，而最好是达到或超过它的退火点温度，使之能够消除由集中加热所造成的任何内应力而不使玻璃破裂。不需将整个玻璃板升至这样高的温度，而只需让区域30两侧上的玻璃部分即可，如图5所示，此区域30的宽度取决于若干种因素，例如加热系统特征、玻璃的化学组成、它的应变点、退火点与软化点温度。以及使此重新加热区的温度提高的速率。当此待切割的玻璃直接从玻璃板带成型工序中送出，或当玻璃重新加热用于弯化时，此整个玻璃板处于退火点温度之上，使得距离板整个宽度成为能够重新分布内应力的有效区60。当只是一部分玻璃重新加热时，此有 效区60必须足够地宽而得以重新分布由加热器28与56所形成的热应力。

在选定的区域30加热至其热软化温度而区域60及玻璃板的其余部分仍处于高温下时，用板带切割装置62沿着切割线32切断热玻璃板带G。此板带切割装置62通过将一或多块刀片沿加热线32切过玻璃板G而工作。在本发明的示明于图1和2的实施例中，上述切割装置62是安装在支架26上，包括一位于板带G上方且与加热线平行的上部刀片64和位于刀片64之下且与之平行的下部刀片66，而玻璃板带G则通过此上下刀片之间。刀片66则设置在煤气炉支承床18的槽缝58之内。

为了切断玻璃板带G，可使支架26的行进速率略为减慢，让预热的切割线32位于刀片64与66之间。当此切割线32已经就位于刀片64与66间之后，支架26即恢复原有的行进速率，使板带G与支架26之间无相对运动。然后，刀片64与66相互对向运动到至少是使板带G沿着切割线32部分地切开，留剩一图4中所示明的缩颈部68。上述刀片可以采用任何方便的方式进行垂直运动，例如借助于液压装置、气动装置或电力激励器等（未示明）。当此缩颈部68冷却至它将破裂的温度后，由于“折断”了缩颈部68，玻璃板G便能从其余的玻璃板带上分离开来。尽管本发明并未对此作出限制，但是在图1所示的特殊实施例中，输送辊70包括有一突起部72而且是位于例如前述煤气炉支承床18之内。输送辊70当切割线32通过它上面以足够的力使缩颈部68破裂时，即同时地转动并冲击着玻璃板G。所形成的玻璃边缘可带有一小的疙瘩（未示明），它可以通过对玻璃边缘进行最少量的切割继后处理或修整，例如通过研磨来除去，或者可将一高温火焰引向此边缘来平整掉此疙瘩，后一种操作一般称为火抛光。

在本发明的这一最佳实施例中虽然切断作业是在支架26与板带G之间无相对运动的情况下进行，但应认识到，要是刀片64与66的切断动作快到足以切开玻璃而不引起任何光学畸变时，是可以允许有某些相对运动的。

由于区域30在刀片64与66两侧的玻璃是处于热软化温度。这时便可对玻璃边缘整形。虽则本发明并未对此作出限制，但在图1至3所示之本发明的特殊实施例中，上述刀片64与66分别包括有玻璃边缘整形刀具件74与76，用来当玻璃按图4与5所示进行切割时对其边缘整形。各个刀具件74与76包括一整形表面78与一平面部分80，后者与玻璃部分G′的上表面82或下表面84共面，且沿此最终的玻璃部分G′延伸到区域30之外。整形表面78则对应于给切割之玻璃边缘最后期望的外形。参看图5，切割过程中，由交叉阴影区86所示的一定量的热软化玻璃被刀片64与66以及刀具件74与76所排开。由于区域30之外的玻璃是硬固的，玻璃部分86不能回流入玻璃部分G′。此外，由于刀具件74与76的平面部分80是沿着玻璃部分G′的上与下表面延到区域30之外，玻璃部分86便不能沿着上述表面外流，结果使得热软化的玻璃86被迫流过缩颈部68而朝向玻璃边部G″，如箭头88所示。此种玻璃边部G″如以前讨论过的，例如可以通过使缩颈部的冷却与破裂的方法，使之从玻璃部分G′上除去。

刀片64与66不必要沿着切割线32对中。参看图5，此种刀片可以相对于区域30内的最终玻璃部G′位于偏心位置，并且尽可能地与硬固玻璃区60挨近，且仍然能切入玻璃中。如果刀片64与66偏心的定位。可使平面部分80为达到区域60而所需延伸的距离缩小，故能减少刀具件74与76的平面部分80的长度。

虽然在图1至图5中所表示的切割与边缘整形装置中的切割刀片是与边缘整形刀具件成为整体，但虽然可以采用与切割刀片分开的独立刀具件来修整经切割的玻璃边缘。这样的刀具件（未示明）应该平行于加热的分开的切割线32，并追随着玻璃板带G上之切割线32的运动，其方式类似于先前就加热器28与56以及刀片64与66所讨论到的，使得当分开的切割线32位于两刀具件之间时，此两个刀具件能对热软化的玻璃边缘进行整形作业。

业已发现，玻璃板带G沿切割线32的整个厚度并不必要处在软化点温度。参看图6，切割装置62的刀片64与66分别切入热软化区87与89，它们在此实施例中没有延伸到整个玻璃厚度。区域87与89之同的中央部分91并不处在此热软化温度下，而此中央部分最好是处在相邻区60的同一温度范围内。刀片64与66仅仅分别切透区域87与89的一部分，允许为切割装置62所排开的玻璃则从精整过的部分中离开，如图6中箭头93所示，按照先前讨论过的方式分别通过区域95与97。刀具件74与76分别对为刀片64与76在切割时所切开的边缘进行整形。当区域87与89业已冷却与固化，正如业已讨论过的，区域95与97以及 中央部分91即裂开而使玻璃部分G′与边部G″完全断开。

应该注意到，正如以前论述过的，刀片64与66可以完全切穿玻璃部分G，消除了缩颈部68且同时不必用到辊70。在这样一种切割作业中，经切割的切割仍可如前述方式整形，这是因为热软化的玻璃将流向玻璃边部G″，直至此两刀片已真正相互接触并完全切透玻璃G。

为了提高刀片64与66以及刀具件74与76的有效性，它们最好采用热稳定的与玻璃不起反应的材料制成，此外，这类刀片要能保持尖锐的刀刃而得以减少刀片的维修工作，例如重新磨利和/或更换。不锈钢之类的高强材料可以用作刀片与刀具件。除此，必要时可对刀片64与66以及刀具件74与76的温度进行控制，使其中的各件都能热到足以使切割整边中的玻璃不致冷却，但又不会过热到让玻璃板粘附刀片与刀具件。

在切割与边部整形作业中，切割装置62与玻璃板带G一起运动。当切割与边部整形作业已然完成时，刀片即回撤而支架26即移向图1所示的左侧位置，并当切下的玻璃板已从余下的玻璃板带G上输送开时返至其原始位置，例如（但在本发明中并不局限于此）通过使煤气炉支承床18向下倾斜，脱离开成型室10，而让切下的部分脱离开余下的玻璃板带G另一种方式是。可以用传动的输送辊（未示明）来将切割下的玻璃板送离开行进中的玻璃板带。此外，可以用上部的真空吸持器（未示明）来转移开此种玻璃板，把吸持器在室20内吸合着玻璃板G的上表面，必要时可把它转运到另一工位上供继后处理。

本发明就迄今所公开的内容来说，虽然涉及到对运动中的平板玻璃带进行切割与边缘整形同时保持其光学质量，特别是对浮法玻璃板带进行切割与修整其边缘，同时保持它的光学质量。虽然，可将类似的线性加热、切断与边缘整形技术用于固定的平板玻璃上，还应认识到，玻璃板或玻璃带的上述切断与边缘整形技术并不限于沿直线进行切割的情况，还可以如图7与8所示，在玻璃板或玻璃带的外周边线之内进行沿曲线或沿连续闭路进行切割。

如同前面相对于玻璃板带所论述过的，对一块块的玻璃板进行切断与边缘整形时，此玻璃板的一些部分，至少是在切割区内的部分，必须取定这样的温度分布，使得由线性加热器所补加的热量，将不会由于包括切割线32在内之加热区30与周围玻璃间的温度差而使玻璃破裂。要是玻璃板在切割之前已然冷却，在热软化玻璃区30各侧上的区域60可能需预热到至少达到玻璃的应变点温度。如果此种玻璃板是直接来自玻璃的成型工序，则整块玻璃板本身已经预热，将不因增加的集中热朝向此玻璃板而破裂。在本发明的这一最佳实施例中，至少在切割区中的玻璃板温度应不低于其应变点温度，而最好不低于其退火点温度。通过在一加热了的封闭室中进行上述的加热、切割与边缘整形作业来限制热损耗，就能在整个这些工序中维持着高温。应该注意到，要是玻璃板准备弯化并在切割之前加热到其弯化温度，例如对典型的钠钙硅浮法玻璃来说，加热到1150°F至1250°F（621℃至677℃），此整个玻璃板将处在高于退火点的温度下。在图7、8与9所示本发明之特殊实施例中，在加热段90由上部环形燃烧器92与下部环形燃烧器94，将预热的玻璃板G沿着区域30加热至其软化点温度，以提供一选定的切割线32。然后将玻璃板G运送至切割与边缘整形段96，按照前面论述过的方式，例如采用类似图4中所示带刀片的切割装置98，沿着已加热的线进行切割与边缘整形，而形成一已切割好的玻璃部100。在加热段90与切割段96之间进行运送可以用任何方便的方式完成，例如（但不限于）将玻璃板浮在一图7所示的下倾的煤气炉支承床102之上，或者采用输送辊（未示明）或真空吸持器（未示明）。可以用停止件104与106将玻璃板G定位于加热段90与切割段96之上。另一种情况是，在整个加热、切割与边缘整形作业中，玻璃板G可以保持不动，而让线性加热器与切断/边缘整形装置根据需要就位或离位。

在加热、切割与边缘整形工序中，切下的玻璃板与剩余的玻璃或碎玻璃被分开。尽管在本发明中并不限于这种情况，但可以采用带有与切割下部分100之轮廓相应的有孔的下部表面之梭动式真空吸持器，来将此切割下的部分举离开余剩下的距离并把它输送到下一个加工段，在图7所示之本发明的特殊实施例中，可将切割刀片108、边缘整形刀具件110与真空吸持器综合至一单一的往复与梭动式系统112中，以简化并联合切割、边缘整形与撤除作业。系统112的刀片108界定出切割的轮廓。系统112的真空吸持器通过它有孔的大部表面114仅仅在刀片108轮廓的边限内抽真空，使得在作业中，系统112向下运动，而下 部刀片116与边缘整形刀具件118则从玻璃板G之下向上作往复运动，以使玻璃板G断开并对切割开的玻璃边缘整形。此系统112然后抽真空并带着所吸合的切割好之玻璃部100向上运动，并将碎玻璃120留在煤气炉支承床102之上待用任何方便的方式处置。此系统112这时便进至下一处理段并置放好已切割成型的玻璃部100。

应知在本发明的以图7、8与9所示之实施例中，当将一部分或整个玻璃板重新加热来避免由于燃烧器92与94所供应之集中热而导致破裂时，显然不存在图1、2与3所示实施例中将采用附加热量减至最低限度的优点。但是，正如后面将会讨论到的，这种新颖的切割与边缘整形技术将会提供优越的切割边缘。

显然，本发明的工艺也可用于直接从连续运动的板带上切割下玻璃型板。运动着加热器、可使切断与边缘整形装置加热而切断着玻璃板G并对经切割的边缘进行整形。真空吸持器28最好随板带G运动，在切断与边缘整形作业之后去吸合切割下的成型玻璃。此种真空吸持器如已论及到的，可以并入切割/边缘整形装置中，使切割下并经边缘整形的玻璃型材能立即举离开余剩的玻璃板带。

本发明的玻璃切断与边缘整形技术也可用于其它切割装置，例如相对峙的圆盘刀片。此种刀片可以自由回旋使之能因刀片的切割动作向移动，或也可使刀片被带动旋转。在带动刀片旋转的情形，最好使两个相对的刀片以近似于它们若处于自由回旋条件下而转动的相同速度来驱动。圆盘刀片装置可以是能动式的，得以将刀片拉过板带G来切割玻璃的边缘;但它们也可以是静止式的，而使玻璃板带通过其间运动。此种圆盘刀片装置特别适用于切除连续行进的玻璃板带的厚圆边。参看图10、11、12和13，在玻璃板带G的上方，必要时还可在其下方，沿着它的外部124且略在其纵向厚圆边126的内侧，设置有固定的线性加热器122。加热器122具有足够的长度与强度，使得当玻璃板带从其下方推进时，预热的切割线32被加热至玻璃的软化温度范围。厚圆边126是由切割/边缘整形装置128从行进中之玻璃板带上的其余部分上分离下来的。在图10至13所示的特殊实施例中，上述装置128包括一对带有边缘整形刀具件132的旋转刀片130，安装在加热器122的下游并与切割线32准直。随着玻璃板带G经过旋转刀片130，厚圆边126即至少是部分地与此板带G的其余部分分开，同时刀具件132即对经切割之边缘整形。必要时可用冷却装置将冷却液引流至缩颈部134以使之破裂。可以采用一种偏动装置136，例如装在活塞142之臂140上的一种轮138，或者可用一弹簧（未示明），使它们位于邻近旋转刀片且处于其下游处，去弄碎缩颈部134同时将切下的厚圆边从余下的玻璃板带上偏移下来，并把它们送入废玻璃收集箱（未示明）。在图10至13所示之本发明的这一特殊实施例中，刀片130是部分地切入玻璃板带G中，但如前面论述到的，此种刀片130也可装配成得以完全切透玻璃板。

参看图1，由刀片64与66以及刀具件76与78所形成并修整的边缘，乃是玻璃板带下游部分之上游边缘和它上游部分之下游边缘。如有需要，切割装置62的两面都可具备一定的轮廓而得以对经切割之边缘两侧进行整形。最终形成的这些边缘是会存在稍许光学畸变的，这是因为由切割装置62排开的玻璃将沿着切割线流回对方。须知沿切割线32对玻璃切割得越浅，为切割装置62所排开的玻璃也越少，而光学畸变也越小。另一种情况是，可将第二组刀片与边缘整形刀具件（未示明）设于切割装置62之上，与刀片64与66以及刀具件74与76协同工作，进行第二种切割，使得由第一切割装置进行的第一种切割乃是下游玻璃的上游边缘，而由第二切割装置进行的第二种切割乃是上游玻璃的下游边缘。这种切割装置结合图10至13中所示的装置，能从行进的板带上切割下在整个四周都有精整过之边缘的玻璃板。

根据本发明所示切割与边缘整形技术而获得的玻璃边缘，其质量优于传统划线分裂技术所形成的玻璃边缘。前一种玻璃边缘是有光滑的整形过的表面。除此，由于它是在高温下即至少是在应变点温度下整形，因而玻璃沿切割线的应力被重新分布，而减少了在切割线处开叉的可能性。此外，由于这种高温的影响，玻璃可以流变，在其冷却前可以弥补玻璃边缘中的各种缺陷。结果使得此种边缘与通常划线分断技术所形成的玻璃边缘相比，能有更高的机械强度和更能抵抗热应力。

这样形成的玻璃制品也优于浇注成的玻璃制品。当玻璃液浇注到一种支承材料上时，它所获得的平衡厚度将取决于熔融态玻璃的密度、支承材料、进行浇注时的气氛以及各界面处的相对表面张力。对于在标准大气状态下浇注到锡液上的玻璃，此种平衡厚度约为0.69厘米（0.27英寸）。结果使得玻璃的 浇注一般限于在此种平衡厚度或高于此种平衡厚度的条件下进行。

当玻璃流过锡液上时，如同本发明所示，并未对边缘的横剖面构型有过强制性的控制。具体说来，参看图14的左侧部分，玻璃G将流过锡液144之上而取得一平衡厚度。取决于此平衡玻璃厚度相对于浮在锡液上的玻璃G所处在之水平面间的关系，此玻璃G的上边缘146与下边缘148将取得一平衡构型。对于浇注在锡液上的玻璃来说，玻璃厚度的约三分之二是在锡液面之上。参看图14的右侧部分，要是玻璃浇注入一框架150例如一石墨框架之内，这时的玻璃液将保持其平衡厚度而流至其充满此框架为止。上边缘152将再次取得一平衡构型，而下边缘154由于玻璃G与框架150之间的粘聚性或湿润性将包括一尾部156。如果框架150是不可为玻璃湿润的，则下边缘154将取类似于上边缘的一种平衡构型。框架150可以运动而改变着下边缘154的平衡构型。例如，在如图14所示的由玻璃G湿润了框架150时，可使框架150位于锡液144中。使其下部边缘158将对应于在平衡厚度时的浇注玻璃G之下表面160，从而得以减小或消除尾部156;或者也可将框架150定位于玻璃G的下表面160之上。以牵引此下边缘154向上，但不论是以上哪一种情形下，上部边缘152将肯定仍然不会取异于平衡构型之外的一种构型，而且即使不是两侧边缘也至少是其下部边缘154，必须作进一步处理以将浇注的玻璃边缘加工成最终所需的构形。要是在玻璃业已冷却后进行此种进一步的处理，则因研磨边缘而引起的玻璃薄片剥裂一类缺陷，就会如以前所讨论过的削弱玻璃边缘的强度。

可以在固体的支承面上浇注玻璃和/或使其压制成型，以建立所需的厚度与边缘构型，但是这样的熔融态玻璃将固压制作业而损失其光学质量。

由于本发明之切割与边缘整形技术的性质所决定，有可能使玻璃的表面发生变动，而或许会稍稍改变此种玻璃原有的镜象质量。在由刀片64与66以及工具件74与76所作之切割与整形边缘处，可能造成某些光学畸变。此外还会有由于将区域30加热到热软化温度而发生的光学畸变。结果使得，采用本发明所述技术切割下的玻璃板或玻璃部分，将在其绝大部分面积上保持它的浮法玻璃光学质量，即是在光学质量上有任何变化，也是在紧邻它的经切割之边缘处。

在整个上述的加热、切割与边缘整形作业中，浮法玻璃板带与板材只有当此种玻璃的绝大部分是处于不引起擦痕或不影响其光学性质的温度下进行运送与处理时，才能保持其浮法玻璃的光学性质。如有需要，可以采用附加的热源（未示明）来在以上各项作业中将玻璃板保持在所希望的高温下，而使玻璃能够直接进入到要求此种高温的另一些处理工位例如弯化与钢化段上。当玻璃板带已被切断或在板带离开浮抛槽时从其上切下一块玻璃，且同时将玻璃的温度已优先地保持于玻璃退火点温度以上时，即使不能消除也可大大减少变化和/或热处理中对玻璃需进行的任何重新加热作业。正如已描述过的，可以在板带离开浮抛槽时从其上切下一玻璃板而不用划线掰断中所需的冷却过程，同时是在玻璃处于高温状态下送入另外的加工段而不用对此玻璃板带采用附加的退火工序，再将板带切成大型坯件、贮存这些坯件并重新运送它们，复从这些坯件切割下所需构型的异形件，将其重热而得以进行常规玻璃成型与整形作业中的弯化、钢化或退火操作。除此，这种玻璃的经切割之边缘具有优越的边缘强度且可以加工成所需的构型，而不用对此边缘另加研磨、边缘整形或其它处理、同时，最终切割成的玻璃板将能保持它最初从浮法玻璃成型作业中锡液槽上取下时的优越光学质量。

本说明书中所示明和所描述的本发明之形式代表一些说明性的实施例，应该认识到，在不脱离本发明按后附权利要求书所规定的范围内，是可以作出各种变更的。

Claims (36)

1、一种沿着一选定的切割线来切断玻璃且同时保持其光学性质的方法，包括如下步骤：

将所述玻璃的一个区域加热到或高出玻璃软化点的温点，其中所述切割线位于所述区域内；

其特征在于：

将上述区域之外的玻璃部分保持在其硬固程度足以能搬运而不致擦伤或不致影响其光学性质的温度；

沿此已加热的切割线将玻璃切割开而形成玻璃边缘；

在进行上述切割步骤的同时将所述玻璃边缘整形到预定的形状。

2、如权利要求1所述的方法，其中所说确立一加热模式的步骤包括：将第一区域即前述切割线所在的区域加热到或高出玻璃软化点的温度，同时将第一区域两侧上的第二区域加热到至少约为玻璃的应变点温度。

3、如权利要求2所述的方法，其中所说确立一加热模式的步骤包括：将加热装置的热量导引到上述的第一区，使之加热到至少约为1300°F（704℃）。

4、如权利要求3所述的方法，其中所述的将玻璃分割开的步骤包括：用沿着玻璃两对峙的大面定位的一双相对的刀片，顺着上述切割线至少切入玻璃一部分厚度，而将玻璃分开成边部玻璃部分与主体玻璃部分。

5、如权利要求4所述的方法，其中所说的对玻璃边缘整形的步骤包括：提供边缘整形件;当前述刀片切入玻璃内时即将所说第一区内的热软化玻璃排开，而此种整形件即对玻璃边缘进行整形;同时被排开的玻璃便流向玻璃的上述边部部分。

6、如权利要求5所述的方法，其中包括有将前述的玻璃边部部分与主体部分分割开的装置。

7、如权利要求6所述的方法，其中包括有用来修整玻璃边缘的装置。

8、如权利要求5所述的方法，其中所说的导引、分割开与边缘整形步骤包括沿着一非直线的切割线来导引热量、分割开玻璃板带以及修整所说的玻璃边缘。

9、如权利要求8所述的方法，其中述及的玻璃乃是一行进中的连续玻璃板带、此方法还包括下述步骤：在前述加热、分割开与边缘整形步骤中，分别沿玻璃板带的输送方向推进所说的加热装置、刀片与边缘整形件。

10、如权利要求9所述的方法，其中述及的玻璃板带乃是一浮法玻璃板带。

11、如权利要求5所述的方法，其中述及的玻璃是一块玻璃板，而此方法还包括下述步骤：将所说的加热装置移向玻璃板大面的近邻区以进行前述加热步骤，然后撒下此加热装置而将刀片与边缘整形件移至玻璃板大面的紧邻处，去实行分割开玻璃与玻璃边缘整形步骤。

12、如权利要求5所述的方法，其中述及的玻璃是一块玻璃板，此方法还包括如下步骤：在已确立加热模式之后，从加热段将此玻璃板送至切割段以实现前述的分割开与边缘整形步骤。

13、如权利要求5所述的方法，其中述及的确立加热模式的步骤包括：沿着一行进中玻璃板带纵向延伸边缘内侧部分来加热前述的第一区与第二区，其中玻璃板带在第一区内之切割线相对于加热装置向前行进，而所说的分割开步骤包括让行进的玻璃板带通过一对与推进中的切割线准直的旋转圆盘刀片之间，以切开此板带的边缘。

14、如权利要求13所述的方法，其中还包括将切下的边缘部分从余剩的玻璃板带上偏移开的步骤。

15、按照权利要求1中所述方法制成的玻璃产品。

16、按照权利要求5中所述方法制成的玻璃产品。

17、按照权利要求10中所述方法制成的玻璃产品。

18、按照权利要求14中所述方法制成的玻璃产品。

19、一种沿着一选定的切割线来切割玻璃且同时保持其光学性质的设备，包括：

支承玻璃的装置;

用于将切割线所在的区域加热到或高出玻璃软化点温度的装置;其特征在于：

用于将上述区域之外的玻璃部分保持在其硬固程度足以能搬运而不致擦伤或不影响其光学性质的温度的装置;

沿已加热的切割线将玻璃切割开而形成玻璃边缘的装置;

当上述玻璃边缘处在或高于玻璃的热软化温度时，和上述切割装置配合来将所述玻璃边缘整形到预定的形状的装置。

20、如权利要求19所述的设备，其中述及的确立加热模式的装置包括：将第一区域即前述切割线所在的区域加热到或高出玻璃软化点的温度之装置，以及将在此第一区域各侧的第二区域加热到至少约为玻璃的应变点温度之装置。

21、如权利要求20所述的设备，其中述说的确立一加热模式的装置包括一加热装置，将热量导引向玻璃的至少一个大面上去来加热至少玻璃的所述第一区域。

22、如权利要求21所述的设备，其中述及的分割装置包括一对相对的刀片件，它们所处的位置使得玻璃的两个大面介于其间;还包括有这样的装置，使这对刀片相对相对运动来沿着前述切割线切入至少一部分玻璃厚度，同时将玻璃分开成边部玻璃部分与主体玻璃部分。

23、如权利要求22所述的设备，其中述说的玻璃边缘整形装置包括有安装在各上述刀片上的玻璃边缘整形件，后者具有对应于玻璃边缘所希望形状之一部分的整形表面，使得此种整形件能在前述刀片切入玻璃中时对玻璃边缘进行整形。

24、如权利要求23所述的设备，其中述及的整形件包括有一表面，后者沿主体玻璃部分的大面之一部分延伸，并超出前述的玻璃的第一区域之外。

25、如权利要求24所述的设备，其中还包括有这样的装置来将前述的边部玻璃部分与主体玻璃部分分开。

26、如权利要求25所述的设备，它还包括有用来修整所说玻璃边缘的装置。

27、如权利要求24所述的设备，其中述及的玻璃乃是一行进中的连续玻璃板带，而此设备还包括有沿玻璃板带行进方向推进所说的加热装置的装置。

28、如权利要求27所述的设备，它还包括有沿玻璃板带行进方向来推进前述刀片与玻璃边缘整形件的装置。

29、如权利要求28所述的设备，其中述及的加热装置与刀片是安装在一公用的可动支架上。

30、如权利要求28所述的设备，其中述及的刀片通常至少是与前述切割线的一部分平行。

31、如权利要求30所述的设备，其中所说的切割线是非直线式的。

32、如权利要求23所述的设备，其中所说的玻璃是指玻璃板，而且此设备还包括：使此玻璃板相对于前述加热装置定位以沿切割线将其加热主玻璃软化点温度的装置;使此已加热的玻璃板相对于前述刀片与边缘整形装置定位的装置，而得以让刀片沿着前述切割线至少是部分地切入玻璃板的厚度并对此经切割的边缘进行整形。

33、如权利要求32所述的设备，其中所述的切割线是非直线式的。

34、如权利要求23所述的设备，其中所说的加热装置是位于行进中玻璃板带纵向边缘的内侧，以沿着此行进的玻璃板带的纵向边缘来加热前述的第一与第二区域。

35、如权利要求34所述的设备，其中所说的一对刀片包括在前述加热装置下游沿各切割线对齐的一对圆盘刀片，此种刀片围绕大体上垂直于玻璃板带前进方向之轴旋转，玻璃板带上的切割则在这对刀片之间行进，这时的刀片则切入玻璃板带的至少一部分厚度以形成前述的主体玻璃部分与边缘玻璃部分。

36、如权利要求35所述的设备，它还包括有使所说边部玻璃部分从主体玻璃部分上偏移开的装置。

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