CN103619528A - 切断脆性构件的装置、方法以及被切断的脆性构件 - Google Patents

Abstract

切断如玻璃一样的脆性构件的装置具备：构成为使激光通过第一空间照射上述构件上的第一区域的激光振荡器；构成为向与上述第一区域不同的第二区域喷射冷却介质的冷却喷嘴；挡板，其配置为相对于上述构件具有空隙且设置成不包围上述第一空间的状态，以使来自上述第二区域的飞沫以及雾沫的流动从上述第一空间偏离的方式定向；以及构成为向上述空隙喷射气体的气体喷嘴。

Description

切断脆性构件的装置、方法以及被切断的脆性构件

技术领域

本发明涉及切断像玻璃一样的脆性构件的装置、方法以及被切断的脆性构件。

背景技术

像玻璃板一样的脆性构件，即使不通过切断工具也能够通过施以热冲击进行切断。例如，通过像激光一样的局部加热单元对玻璃板施加热，若通过对承受了该局部加热的部位喷射冷却介质施以热冲击，则引起承受了该热冲击的部位劈开。因此，将承受激光照射的区域与承受冷却介质喷射的区域适当的接近，如果以适当的速度将玻璃板从前者的区域向后者的区域运送，则由于承受热冲击的区域变得沿直线延伸，因此能够沿该直线切断玻璃板。

专利文献1公开了关联的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开2008-49375号公报。

发明内容

由于冷却介质的飞沫或者雾沫、或是在玻璃板上流动的废液侵入激光通过的区域导致激光被吸收。为了补偿该部分，需要调整激光振荡器的输出功率，这使工程管理的麻烦增大，另外也是必须选择更大输出功率的激光振荡器的主要原因。

本发明是鉴于上述问题而做成的装置。根据本发明的第一方案，切断像玻璃一样的脆性构件的装置，具备：构成为使激光通过第一空间照射上述构件上的第一区域的激光振荡器；构成为向与上述第一区域不同的第二区域喷射冷却介质的冷却喷嘴；挡板，其配置为相对于上述构件具有空隙且配置成不包围上述第一空间的状态，以使来自上述第二区域的飞沫以及雾沫的流动从上述第一空间偏离的方式定向；以及构成为向上述空隙喷射气体的气体喷嘴。

根据本发明的第二方案，切断脆性构件的方法由以下步骤组成，用激光振荡器使激光通过第一空间照射上述构件上的第一区域，用冷却喷嘴对与上述第一区域不同的第二区域喷射冷却介质，将相对于上述构件具有空隙且设置成不包围上述第一空间状态的挡板以使来自上述第二区域的飞沫以及雾沫的流动从上述第一空间偏离的方式定向，用气体喷嘴朝向上述空隙喷射气体。

附图说明

图1A是本发明的一个实施方式的切断装置的概要侧视图。

图1B是作为切断对象的构件的俯视图，是举例说明激光照射区域和冷却区域的图。

图2是变形例的切断装置的概要侧视图。

图3A是另一变形例的切断装置的概要侧视图。

图3B是作为切断对象的构件的俯视图，是举例说明与激光照射区域及冷却区域重叠的挡板的配置的图。

图4是又一变形例的切断装置的概要侧视图。

图5A是表示作为切断对象的构件、激光振荡器以及气体喷嘴的配置的例子的俯视图。

图5B是表示作为切断对象的构件、激光振荡器以及气体喷嘴的配置的其他的例子的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的几个例示的实施方式。

本实施方式的装置能够适用于玻璃板的切断，当然也能够利用于切断其他的脆性构件。虽然在以下的说明中以切断玻璃板2的情况为例，但是这仅仅是举例，不是对本发明的限定。

另外在以下的说明中，一般地，“飞沫”一词是指液滴等飞散性质的物质，“雾沫”一词是指雾以及包含类似雾的微小液滴的漂浮性质物质。

参照图1A、图2、图3A、图4，本实施方式的切断玻璃板2的装置1、1A、1B、1C具备：承载玻璃板2的工作台3；用于对玻璃板2照射激光的激光振荡器4；用于喷射冷却介质的冷却喷嘴5；挡板（baffle，即整流板）6、6t或8；以及用于喷射气体的气体喷嘴7。在装置1C中，挡板6t兼具气体喷嘴的功能。

工作台3具备适当的搬运单元，能够将玻璃板2沿例如箭头记号A所示方向运送。或者也可以固定玻璃板2，将激光振荡器4、冷却喷嘴5以及其他的组成部分沿与箭头记号A相反方向运送。并且，只要相对于激光振荡器4的距离稳定，也可以利用悬浮搬运装置。虽然以下仅以沿箭头记号A的方向运送玻璃板2为例进行说明，但是这仅仅是为了说明的方便，这些变形例中任一个都是可能的。

对于激光振荡器4，虽然例如具有100～数百W输出功率的二氧化碳激光振荡器是能够适用的，但也能够选用其他的输出功率范围或是采用具有其他振荡机构的激光振荡器。激光振荡器4的配置，优选为了避开被玻璃板2反射的激光，为从相对于玻璃板2成适当的角度的斜的方向照射激光40。

激光40能够具有一定宽度地照射，因此，图中激光40通过的区域41（第一空间）被画做具有宽度。另外，附图标记22是玻璃板2上被激光40照射的区域（第一区域）。

冷却喷嘴5是喷射冷却介质50的喷嘴。能够利用例如水作为冷却介质50，这在价格便宜、获得容易这点上是有利的。或者从冷却效率等的观点考虑，能够用酒精、干冰、氮气、氩气等代替水。这些冷却介质可能的话，能够以液相、气相、被气体搬运的雾中任一种状态被利用。

冷却介质50必然具有一定宽度地被喷射，被喷射向玻璃板2上的区域23（第二区域）。参照图1B，被冷却介质50喷射的区域23与被激光40照射的区域22不同，沿箭头标记A的方向适当地分离。

由于玻璃板2沿箭头标记A的方向被搬运，因此玻璃板2在区域22被加热后立刻在区域23被冷却，以施以热冲击。预先在玻璃板2的端部用金刚石刀具等进行刻痕（scoring），作为切断的起点。若以切断预定线20通过区域22、23的两方的方式运送玻璃板2的话，则沿此预定线对玻璃板2施以热冲击。以使玻璃板2沿切断预定线20按照实线25被切断。

像图1A所示一样，冷却喷嘴5能够配置为从与玻璃板2的表面正交的方向喷射冷却介质50。或者像图2所示一样，冷却喷嘴5能够配置为从相对于玻璃板2的表面向区域22倾斜了角度θ的方向喷射冷却介质50。这里的θ是大于0度且小于90度的适当的角度。

被喷射的冷却介质50与玻璃板2碰撞后，一部分变为飞沫，一部分变为雾沫，像图中附图标记52一样向周围飞散。以该飞沫或者雾沫的流动52从被激光40照射的区域22偏离为目的，配置挡板6。按照该目的，能够适当地配置挡板6，例如像图示一样能够选择配置于区域22与区域23之间，或者配置于区域41与区域51之间。另外，虽然鉴于将飞沫或者雾沫的流动52偏离的目的，挡板6能够适当地倾斜，但是应当选择不干涉激光的通过区域41的倾斜度。

挡板6例如是平板或者曲面板。在将挡板6做成曲面的情况下，曲面可以环绕一圈、其一侧的边缘与另一侧的边缘相连结形成像图3B一样的闭合圆筒。或者挡板6也可以是在其全周上非闭合的曲面板。无论选择哪个，激光40通过的区域41不能被挡板6包围，区域41的侧方以及优选后方（与箭头标记A相反的方向）都是敞开的。根据这样的构成，挡板6不会妨碍激光40产生的热向外部辐射。即激光40产生的热不会滞留在区域22周围，以使热影响不集中在区域22而导致模糊。这种构成在能够使切断线25正确地沿着切断预定线这点上是有利的。

当然，以保护周围的作业者或者装置为目的，也可以在足够远离区域22或者区域41的位置设置遮蔽激光的单元。

为了避免挡板6与玻璃板2接触，确保挡板6上接近玻璃板2的一端60与玻璃板2之间有适当的空隙。为了防止飞沫或者雾沫从该空隙泄露到区域22，气体喷嘴7被用做向该空隙喷射气体70。被气体70喷射的区域在区域22与区域23之间，是图1B中附图标记24所指的区域。

作为从喷嘴7喷出的物质，虽然通常使用空气，但是也可以用氮气或者氩气等其他气体代替。

或者，气体喷嘴也可以像图4所示一样内置于挡板内。中空的挡板6t能够通过内部的空洞6c使气体70流通，也可以用做气体喷嘴。被喷出的气体70从挡板6t的尖端，与上述一样，向挡板6t下的空隙、区域22与区域23之间的区域喷出。在这种情况下，既可以设置另一种气体喷嘴7，也可以像图示一样省略。

或者，气体喷嘴7也可以像图5A所示一样，采用沿从区域22朝向区域23的方向对气体70进行定向的配置。该配置对使飞沫或者雾沫从区域22远离有利。或者气体喷嘴7也可以像图5B所示一样，采用沿相对于从区域22朝向区域23的方向具有大于0度且小于90度角度的方向对气体70进行定向的配置。该配置因使气体70以将玻璃板2上的冷却介质50向其侧方冲走、排除的方式流动，因此有利于冷却介质50的废液处理。另外，根据该配置，气体70难以进入玻璃板2的下侧。尤其在作为搬运方法使用悬浮搬运装置的情况下，在侵入了玻璃板2的下侧的气体70不会搅乱玻璃板2的浮起高度这点，该配置是有利的。

另外，在挡板6上朝向玻璃板2的一端60，或者圆筒体8上朝向玻璃板2的一端82也可以像图1A、图2、图3A、图4所示一样具备锥形61、84。锥形61、84将气体70向朝向区域23的方向引导，特别是引导气体而将冷却介质50从玻璃板2上排除。

在挡板采用像图3A、图3B一样的闭合圆筒体8的情况下，其上部也可以闭合。即使在这种情况下，下部也像图示一样敞开着，另外确保下端83与玻璃板2之间有空隙。在上部闭合着的情况下，冷却喷嘴5与圆筒体8可以紧密接触。另外，在这种情况下，也可以在侧壁80或是其他部位设置贯通孔81。贯通孔81用于向外部排出飞沫或者雾沫。或者也可以与贯通孔81相连接地设置吸引装置。无论哪种，都能够有效地防止飞沫或者雾沫的流动52向区域22泄漏。

激光振荡器4、冷却喷嘴5、挡板6以及气体喷嘴7的位置以及倾斜度也可以不固定，另外也可以设置像千分尺一样的适当的调整单元来调整这些部件。

为了回收使用后的冷却介质，也可以设置适当的回收回路，以将冷却介质再利用。

根据上述的装置1、1A、1B或者1C，玻璃板2的切断步骤按照以下进行。在待切割的玻璃板2上，在切断预定线20的一端或者线上任一点上，施以像上述一样的刻痕21。在装置1、1A、1B或者1C中，一边将玻璃板2固定在工作台3上并以已控制的速度沿箭头标记A的方向运送，一边向玻璃板2上的区域22照射激光40、向区域23喷射冷却介质50。此时，与激光40的照射或是冷却介质50的喷射同时地，向挡板6下的缝隙喷射气体70。于是，沿玻璃板2上的切断预定线20产生加热与冷却，以对玻璃板2施以热冲击，主要产生拉伸应力。通过仅利用该拉伸应力，或者利用沿切断预定线20弯曲等方法施加辅助的适当的应力，使龟裂沿切断预定线20进展，玻璃板2沿切断预定线20被切开。

根据上述实施方式，通过挡板和气体的作用，冷却介质的飞沫或者雾沫不会侵入激光通过或者照射的区域。因此，不存在激光被冷却介质吸收的情况。没有必要为了补偿激光的损失而调整激光振荡器的输出功率，减轻工程管理的麻烦，另外，没有必要选择更大输出功率的激光振荡器。

虽然通过适当的实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。以上述公开内容为基础，具有该技术领域的普通技术的技术人员，能够通过实施方式的修正或者变形来实施本发明。

生产上的可利用性

提供一种切断脆性构件的装置，其降低了激光的损失。

符号说明

1、1A、1B—切断装置，2—玻璃板，3—工作台，4—激光振荡器，5—冷却喷嘴，6、6t—挡板，6c—空洞，7—气体喷嘴，8—圆筒体，22—区域（第一区域），23—区域（第二区域），41—区域（第一空间），51—区域，61、84—锥形。

Claims (13)

1.一种装置，其切断脆性构件，该装置的特征在于，具备：

构成为使激光通过第一空间照射上述构件上的第一区域的激光振荡器；

构成为向与上述第一区域不同的第二区域喷射冷却介质的冷却喷嘴；

挡板，其配置为相对于上述构件具有空隙且设置成不包围上述第一空间的状态，以使来自上述第二区域的飞沫以及雾沫的流动从上述第一空间偏离的方式定向；以及

构成为向上述空隙喷射气体的气体喷嘴。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

上述挡板具备朝向上述空隙的锥形端。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

上述挡板为从由平板、非闭合曲面板以及具有能包围上述冷却喷嘴的尺寸的圆筒板所组成的组中选择一种。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

上述气体喷嘴以从由下述配置组成的组中选择的任一种配置方式设置：沿从上述第一区域朝向上述第二区域的方向对上述气体进行定向的配置；以及与沿相对于从上述第一区域朝向上述第二区域的方向具有大于0度且小于90度的角度的方向对上述气体进行定向的配置。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

上述气体喷嘴内置于上述挡板中。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

上述冷却喷嘴配置为，从任一方向喷射上述冷却介质，该任一方向是从由与上述构件表面正交的方向和相对于上述构件表面向上述第一区域倾斜大于0度且小于90度的方向所组成的组中选择的方向。

7.一种方法，其切断脆性构件，该方法的特征在于，

包括以下步骤：

用激光振荡器使激光通过第一空间照射上述构件上的第一区域；

用冷却喷嘴对与上述第一区域不同的第二区域喷射冷却介质；

将相对于上述构件具有空隙且设置成不包围上述第一空间的状态的挡板以使来自上述第二区域的飞沫以及雾沫的流动从上述第一空间偏离的方式定向；以及

用气体喷嘴朝向上述空隙喷射气体。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

还包括在上述挡板上设置朝向上述空隙的锥形端的步骤。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

还包括在由平板、非闭合曲面板以及具有能包围上述冷却喷嘴的尺寸的圆筒板所组成的组中选择一种作为上述挡板的步骤。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

还包括以从由下述配置组成的组中选择的任一种配置方式设置上述气体喷嘴的步骤：沿从上述第一区域朝向上述第二区域的方向对上述气体进行定向的配置；以及沿相对于从上述第一区域朝向上述第二区域的方向具有大于0度且小于90度的角度的方向对上述气体进行定向的配置。

11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

还包括将上述气体喷嘴内置于上述挡板中的步骤。

12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

还包括将上述冷却喷嘴配置为从任一方向喷射上述冷却介质的步骤，该任一方向是从由与上述构件表面正交的方向和相对于上述构件表面向上述第一区域倾斜大于0度且小于90度的方向所组成的组中选择的方向。

13.一种脆性构件，其特征在于，

能由权利要求7～12任一项所述的方法切断。

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