CN1203202A - 分割易碎的平面工件、特别是平面玻璃制品的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本文描述了一种装置和方法,可以利用所述方法和装置切割平面工件、特别是较厚的工件如大于0.2mm厚的玻璃片,而不会出现微裂缝、断层浮凸或碎片。在此方法中,利用相对分割线对称的热辐射光斑进行加工,所述热辐射光斑在其边缘区内具有高辐射强度。热辐射光斑沿分割线和/或工件移动并随后冷却受热的分割线部分。采用一种由扫描器运动产生的热辐射光斑,其辐射强度高的边缘区位于V形或U形曲线上,所述曲线向着热辐射光斑前端开口,其中局部地位于在分割线上的V形或U形曲线的最高点处的最高温度低于工件材料的熔点温度。同样可以对扫描器运动进行控制。在圆形切割和自由切割的情况下,控制机构如此控制扫描器,即形成与曲线轨迹吻合的弯曲的V形或U形强度分布。
Description
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的、用于分割易碎的平面工件且特别是平面玻璃制品的方法。本发明涉及一种如权利要求10前序部分所述的装置。
平面玻璃的传统切割方法建立在这样的基础上，即首先用金刚石或切割刀在玻璃上产生划痕，以便随后用其它机械力沿如此形成的薄弱位置分割玻璃。在此方法中不利的是，颗粒(碎片)因刻痕而从表面脱落，这些颗粒可能堆积在玻璃上并例如在玻璃上造成刮伤。同样可能在切割边缘出现所谓的“断层浮凸”，这造成玻璃边缘不平整且进而需要高昂的后续加工成本。另外，在刻划时出现于切割边缘处的微裂缝造成了降低的机械应力强度即高断裂危险性。
为了不仅避免碎片，也避免断层浮凸和微裂缝，开始在热生应力的基础上分割玻璃。在这种情况下，对准玻璃的热源在玻璃上方匀速通过并产生如此高的热应力以致玻璃开裂。所需的热源性能可以局部地即精确地而最好是毫米级地(这与标准切割精度是对应的)确定热能位置，红外线辐射器、专用的气焊枪和特别是激光器就足以。因其良好的聚焦性能、优良的功率控制性能以及射束成型性能和其在玻璃上的强度分布而选用激光器。
DE-AS1244346公开了一种玻璃刻划方法，其中用激光束沿切割轨迹加热玻璃并在这里设定了一个低于玻璃熔点温度的温度。在加热后冷却玻璃并通过敲击或弯曲方式分断玻璃。还可以进行熔点之上的加热，从而熔融出一条细缝。
GB-PS1433563描述了一种利用两束激光工作的方法。在这里，利用一束低能量激光进行预热。
在DE4411037C2中描述了一种方法，其中借助激光束在空心玻璃中引入一个250℃的环形应力区。在引入应力区后，用划线针并通过与空心玻璃表面的短暂接触而以机械方式引入起始短裂缝，此裂缝基本上位于激光束最高强度的轨迹上并同时设定最高温度。借助液体浸润纤维冷却所述应力区，随后提高热突变和应力，从而使起始裂缝形成切割缝。
US5237150描述了一种厚钢板切割工艺。它采用环模式激光束来保护聚焦透镜。激光束在击中透镜时成环形，从而与点形撞击时的情况相比，激光束能量分布在一个更大的透镜表面上，由此避免了透镜材料局部过热。但激光束仍然借助聚焦镜在工件上会聚成一点。不象环形光斑时的那样，在此光斑点中不存在边缘区内的高强度，这是因为环形射束变成一个“点”，这个“点”作为“切割点”沿分割线切割钢板。
在根据EP0062484所述的方法中，同样采用了TEM0环模式激光束。此激光束呈点状聚集在工件上。但如果激光束成点状聚焦时，则强度最大值合成一点。由于激光束聚焦在工件表面上，所以玻璃蒸发到一定深度。在分割区内的其余玻璃被一直加热到熔点温度以上。借助气体将经过蒸发的玻璃材料吹去。
DE-OS4305107涉及一种用激光束分割玻璃的方法和装置，其中激光束被分成两束平行射线并相对分割线对称地用这两束激光冲击玻璃。在这样的布局中，不可能形成准确的间距(±0.1mm)，而是裂缝在两条射线之间摆动。
由WO93/20015公开的方法采用了椭圆形激光束。在沿直线切割非金属板材时，此方法显示了良好的效果，但是不能保证沿弯曲轮廓产生第一流的和最精确的刻痕。另外，在高射束密度和高速切割的情况下，此方法的切割过程不稳定性。还与此有关的是，利用横截面为椭圆形的高斯激光束加热实现了射束密度分布在一个很窄的区域内，其中温度从外周指向中央地递增。当随着工件加热而通常在辐射区的中央区内产生过热现象即超过材料软化温度的现象时，在高速和裂缝很深的情况下获得稳定的热裂且还要获得稳定的功率密度是很困难的，即使在第一流的切割过程中，这也是不允许的。
作为最接近的现有技术WO96/20062描述了一种用相对分割线对称的热辐射光斑沿分割线切割易碎的平面工件且特别是平面玻璃制品的方法，所述热辐射光斑在最高温度位于其后端的边缘区内具有高辐射强度，其中热辐射光斑沿分割线和/或工件运动，加热的分割线段随后受到冷却。这些特征构成了权利要求1的前序部分。
在已知情况中，规定了椭圆形或蛋形热辐射光斑，其中在椭圆形内出现了最低辐射强度。这样的“切割光斑”两次切割分割线即在椭圆形前端和后端上切割分割线。由此有缺陷地产生了不利的温度分布(在WO文献的图1中示出了)。通过前行切割点已经发生了在椭圆形切割光斑的前区内且沿切割方向(见分割线区)的不必要加热。
因此，在切割光斑中央即分割线上出现了不必要的大量加热，从而玻璃或许已经在焦点端部熔化了。相反在分割线区域中的辐射强度在此焦点端部处很高且温度在此端达到最高值。
另外，只能利用此方法切割厚度通常达0.2mm的玻璃，这是因为否则的话，在所需的高辐射功率情况下会发生熔化而中断刻痕。在玻璃较厚的情况下，只发生刻划玻璃。
本发明的任务是准备提供一种方法和装置，可以利用此方法和装置切割平面产品特别是较厚的产品如厚达0.2mm以上的玻璃片且不会出现微裂缝、断层浮凸或碎片。另外，在厚玻璃的情况下，获得了比可用其它方法获得的刻痕更深的刻痕。
这个任务通过权利要求1所述的方法实现。
通过权利要求1所述的措施，首先在热处理快结束时在分割线上引入能量并由此获得了工件局部高温。于是，利用分割线上的局部最高温度产生一个高机械应力。当随后冷却分割线时和当先前在切割起点减弱玻璃强度时，玻璃沿送进方向在分割线上开裂。由于在分割线上局部增强了最高温度，所以在分割线后很精确地形成了切口，这例如在显示器制造工业中是必不可少的。
本发明方法的另一个优点在于，无需在加热和冷却处理后进行机械分断处理而获得了整齐的分割边。
在根据本发明形成的U形或V形热辐射光斑的情况下，辐射强度高的热辐射光斑区位于V形或U形曲线上，此曲线在切割方向上开口。V形或U形曲线的两个支脚与分割线隔开相同距离，从而在这种热辐射光斑形状的情况下，通过两个隔开的最高强度且先在宽范围内(可达数毫米)加热工件表面，其中在这两个最高强度间出现了局部最低温度。由于V形或U形曲线的支脚在热辐射光斑后端会聚成最高点，所以局部最低温度逐渐降低，即分割线区域内的温度逐渐向热辐射光斑端部增高并在端部特别是在工件表面上达到局部最高温度，但此最高温度仍低于工件熔点温度。这种热辐射光斑的作用是：在最高强度的隔开区内，在宽范围内且在深度上将工件均匀加热到低于熔点的温度。当在最高强度位于中心的情况下辐射时、特别是在热辐射光斑开始时，上述情况是不同的。在如此形成的热痕后，紧接着用液体、气体或低温冷却的机械探测头进行冷却，所述冷却在分割线上具有最高强度。冷却造成材料收缩。由于在最高温度位于分割线上的较大宽度内加热，所以与同样在分割线上显示出最高强度的冷却一起产生了在分割线上具有增大的局部最高值的应力。由此完全可以切割较厚工件。试验证明了，可以稳定地切断厚度高达1.1mm的玻璃片。
V形或U形热辐射光斑宽度优选为0.5mm-2mm。热辐射光斑长度可以为10mm-30mm。当调节上述宽度和长度时，根据在工件深度上的均匀加热等条件，考虑进给速率、工件厚度、辐射强度、材料性能。
根据一个优选实施例，热辐射光斑是由激光束扫描产生的。
扫描优选地以椭圆形方式进行，其中为了形成U形或V形曲线，交替地接通和关闭激光器或增强和减弱辐射强度。
根据一种沿预定分割线切割易碎的平面工件、特别是平面玻璃制品的装置，其中此装置具有：一个光学机构，为了产生一个相对分割线对称的热辐射光斑，此光学机构具有一个热辐射源特别是激光器和至少一个光学元件，所述热辐射光斑在其边缘区内具有高辐射强度且在其后端上具有最高温度；一个用于使待分割工件和/或热辐射光斑沿分割线移动的机构；一个用于冷却受到辐射的分割线段的冷却机构，上述任务是这样解决的，即，光学机构和/或热辐射源被设计用于产生热辐射光斑，所述热辐射光斑的高辐射强度边缘区位于V形或U形曲线上，所述曲线向着热辐射光斑前端开口，其中局部地位于分割线的V形或U形曲线的最高点处的最高温度低于工件材料的熔点温度。
根据第一实施例，采用了扫描器机构。与此相应的是，光学机构具有两个彼此垂直布置的协调摆动的反射镜，所述反射镜如此将激光束反射到工件表面，即，使它在工件表面上划出V形或U形曲线。
为了使这两个反射镜协调，这两个反射镜的驱动机构与一个公用控制调节机构相连。这两个反射镜的摆动频率优选为500Hz-2000Hz，从而可以达到50mm/s-1000mm/s的切割速率，这与所用的辐射强度有关。
根据另一个扫描器机构的实施例，光学机构具有镜轮，镜轮表面是如此弯曲的，即由所述表面反射的激光束在镜轮转动时在待分割工件表面上一次划出V形或U形曲线。
镜轮转动频率为500Hz-3000Hz，从而可以达到上述进给速率。
最好采用具有这样波长的激光器，即所述波长在材料中被大量吸收。例如，对于玻璃而言采用CO2激光器，此激光器具有10.6um的波长且利于较好地保持不变。激光器的最大输出功率通常为150瓦特。
激光强度在每次扫描V形或U形曲线时是变化的，从而V形或U形曲线可以在切割点区内改变辐射强度。最好如此调节辐射强度，即不超过工件的熔化温度。
可以采用这样的扫描器运动控制机构，即当进行圆形切割和自由切割时，它控制扫描器以产生与曲线轨迹吻合的弯曲的V形或U形强度分布，就象以后还要根据图示详细描述的那样。
替代扫描器运动的是，也可以通过射束成型光学系统获得所希望的热辐射光斑形状。
另一种可能方式是，采用TEM01*激光式热辐射光斑，其中光学机构具有相应的遮光件，所述遮光件遮挡了部分光束，从而工件表面上的高辐射强度位于V形或U形曲线上。TEM01*式是由CO2激光器的特殊共振结构产生的。
至于冷却机构，例如可以采用低温冷却的金属探测头。另外，还可以将煤气加热辐射机构、喷液机构或喷雾器用作冷却机构。
以下将根据附图来进一步描述本发明例举出的实施方式，其中：
图1是分割工件的断面主视图。
图2是热辐射光斑强度分布的三维视图。
图3是沿线A-A’、B-B’、C-C’且穿过图1所示热辐射光斑的强度截面或温度截面的截面图。
图4是沿分割线的温度分布曲线图。
图5是光学和冷却机构的透视图。
图6是本发明装置的另一个实施例的透视图。
图7a-c是带有强度截面的另一个本发明装置实施例的视图。
图8A-C示出了支脚延长到最高点上方的V形热辐射光斑以及所属温度分布。
图9是包括所述控制机构在内的本发明装置的整体布局的示意框图，所述装置可以利用弯曲的热辐射光斑进行自由切割。
图10示出了通过沿分割线的扫描而成的、紧邻带有对应于分割线曲率地呈V形或U形延伸的且包含所述曲率在内的弯曲的热辐射光斑的所引入的热辐射束的两维视图，所述热辐射光斑是由扫描器环形运动产生的。
图11示出了对应于图10的热辐射光斑，但此光斑是由扫描器往复运动产生的。
在图1中示出了玻璃片1的主视图，所述玻璃片可以沿线2(分割线)分断开。一个成U形的热辐射光斑3对准玻璃片1(其沿箭头方向(进给方向)移动)的表面。高辐射强度区域由U形曲线4表示，所述曲线在进给方向上开口。热辐射光斑的形状约等于半个椭圆，所述椭圆的最宽区域构成了热辐射光斑3的前端。
U形曲线4的两个支脚18、19彼此隔开且相对分割线2是对称的。在热辐射光斑3前端区内，支脚18、19间距约为1mm。支脚18、19间距向着位于分割线2上的最高点16缩小。
在图2中，以三维视图画出了热辐射光斑3的强度分布。可以看到，最大强度的波峰线向最高点降低，与分割线2有关的局部最大值17位于最高点16处。辐射强度在热辐射光斑内明显较低。必须与工件厚度和切割速率对应地调节局部最大值17。在高速切割或高速进给的情况下，局部最大值17高于低速切割时的局部最大值。在这种情况下，也必须根据在曲线4前端区内的辐射强度值确定局部最大值。
与分割线有关的局部最大值必须同时不是曲线最小值。例如，当不存在功率控制地使用激光器时，强度可以在最高点16处略高一些。
在图3中画出了沿线A-A’、B-B’、C-C’的三张强度截面剖视图。可以看到，曲线变化(由截面图C-C’表示)具有两个明显高于在B-B’截面图中的两个隔开的最高点的隔开最高点。在由截面图A-A’表示的最高点16处，强度最大值还是明显较低。由于通过这两个最高点而在围绕分割线的宽范围内进行预热，所以与在分割线区域内的截面B-B’有关的温度轮廓只示出了较低的局部最小值。通过最高点处的较小强度来平衡此最小值，从而在最高点16处显示出最大值位于分割线2区内时的温度变化。最大值仍然低于玻璃熔点温度Tg。
在图4中示出了包括冷却点5在内的沿分割线的温度变化情况。
在图5中示出了在玻璃板1上产生热辐射光斑3的装置。在玻璃板1表面上示出了分割线2以及高强度的U形曲线4。作为热辐射源地采用了发射激光束7的激光器6、特别是CO2激光器。激光束7击中了绕垂直轴摆动的第一反射镜8，此反射镜使激光束7在平行于一个玻璃板1表面的平面内来回移动。摆动的激光束击中了绕水平轴摆动的第二反射镜9，此反射镜使反射激光束沿X方向来回移动。反射镜8、9的布局还可以互换。根据这两种摆动的叠加效果，激光束在工件表面上刻划出U形曲线4。为了使这两个反射镜8、9的摆动协调以获得U形曲线4，拟定了一种公用的控制调节机构11，它通过控制线路10a、10b与这两个反射镜8、9的未示出的驱动机构相连。
可以如此控制反射镜8、9，即激光束在工件上扫描出一条封闭曲线。为了保持U形或V形曲线形状，相应地接通和关闭激光器。
在热辐射光斑3后面示出了冷却点5，此冷却点是通过由喷嘴12喷出的冷却气产生的。此喷嘴与气体供应机构13相连。
在图6中示出了工件1，具有三角形形状的热辐射光斑3对准此工件表面。高强度区由V形曲线4表示。此V形曲线也相对分割线对称布置，从而最高点16位于分割线2上。为了调节这样的V形曲线4，拟定了一种激光器6，它发射出击中镜轮14的激光束7。镜轮14表面15不是圆柱形的，而是设计成曲面形状，从而当镜轮14在工件表面上转动一次时，至少一次地扫描出V形曲线4。
在图7中草草地画出了这样一种布局，其中采用了激光器6，它产生TEM01*式激光束7。在激光器6和工件1之间设有挡住一半激光束7的遮光板20。在图7b、7c中相应地示出了在遮光板前和遮光板后的强度截面。
由于可获得高机械应力，所以证明了此方法完全适用于切割厚达1.1mm的玻璃，而迄今尚不能证明利用如现有技术所述的方法进行这样的切割。在典型的50mm/s-500mm/s的进给速率下，所用的CO2激光器的功率为12瓦特-50瓦特。在宽度为1mm的情况下，热辐射光斑长度通常在进给方向上为12mm。切割边没有微裂纹、断层浮凸和碎片。在厚度达0.7mm以上的玻璃的情况下，近似垂直的深裂缝表现出深达数百微米的深度，这同样是不可能用上述其它方法实现的。
不应该教条地理解V形或U形的命名。在这里，也可以采用相近曲线如抛物线。在图6所示的V形光斑3情况下，支脚4不必必须终止于最高点。如图8所示，它可以具有一直延伸到最高点上方的支脚4。在分图8A中，V形支脚4和其延伸段4a一样长且形成了似X形的光斑。在分图8B中，延长的支脚4a比原来的V形支脚短。
究竟采用变型A或变型B，这取决于玻璃的材料特性参数。
通常，这些特性参数是热动态参数(导热性)、玻璃厚度、光学性能(吸收激光束)。因此简而言之，质量涉及以下结论：
-导热性良好：支脚长度短，热量快速渗入玻璃中；
-厚度大：支脚长度长，热量需要散入玻璃中的时间。
-吸收：支脚长度长，热量需要散入玻璃中的时间。
原则上，图8B所示的光斑也可以两侧互换地变化(短侧在左)。
在这些射束几何形状情况下，玻璃被快速加热即局部温度梯度很高，这可能导致玻璃损坏。由于热的玻璃渗热时间短，所以突然超过玻璃相变温度Tg。结果是，产生不受控制的断裂或玻璃表面颗粒的龟裂。
图8A所示的激光束光斑以及相似的图8B所示的光斑最好具有如图8C所示的、在点M具有最高温度的温度曲线和强度曲线。
另外，激光束强度原则上具有在局部和时间上连续的高斯形状。如果在玻璃上使这两束激光在十字交叉点方向从A点移动到H点，则产生以下温度曲线：
A点：玻璃具有环境温度
M点：在A和M之间连续加热玻璃并在M点到达最高温度。此最高温度低于相变温度Tg。
H点：在M和H之间保温或略微降温。在此阶段中，热量或多或少地从表面散入玻璃内部。通过有目的地在切割方向上或与之垂直的方向对温度梯度进行平整，所以明显改善了切割质量。
如图所示，图8A和8B中的支脚4、4a优选为直线形状的。但它们原则上也可以是略微弯曲的。
在用激光束切割玻璃时，热辐射光斑宽度通常明显小于其长度。此外，对可接受的切割来说重要的是，关于玻璃上表面，在切割区内的表面点必须接受一定时间的加热和冷却过程。结果，在加快切割的情况下，射束宽度的确保持不变，可是必须加长射束。另外，对设备切割能力很重要的高速切割需要沿分割线的窄长形热辐射光斑。热辐射束的典型长度为10mm-50mm、宽度为0.5mm-2mm，其趋势是高精度下的窄宽度。
只要进行直线切割，利用延长的热辐射光斑进行切割就没有问题。
但在预定应用场合中，必须进行具有任意预定形状的切割。人们称这样的切割为“自由切割”或“外形切割”。
例如在将汽车玻璃切割成玻璃片或反射镜时以及为了在平面玻璃片中引入较大的孔时，采用这样的外形切割。
需要特别考虑这种外形切割的过程。
在进行曲线切割时，热辐射束必须与弯曲断面的轨迹匹配，同时在待切割玻璃中产生一个最大机械应力并使线能量宽度窄。另外，在利用线性热辐射束的情况下，在利用延长的热辐射束进行曲线切割时只可获得短的切割弯曲半径。因此在曲线半径较长的情况下，只能利用较短的热辐射束进行加工。但后者只具有低的切割速率。
在已经提及的WO93/20015或WO96/20062中描述了一种用于形成延长的热辐射光斑以便切割玻璃的装置。在此装置中，热辐射束根据切割曲线的局部形状弯曲，从而产生了相对切割曲线的最小偏差。由于此装置仍是利用了只可有限度地改变热辐射束的固定光学元件进行加工，所以注定此装置在这里实际上只能进行圆形切割，这是因为此装置在这种情况下只能以不变的弯曲半径进行切割。
虽然可以高速切割PKW玻璃以便制成反射镜或玻璃，但它在高速切割下需要在切割过程中改变射束形状，这在已知装置中是无法做到的。
在这里，技术要求是：当根据上述方法而用图5所示的所属装置切割由易碎材料特别是玻璃制成的平面工件时，其中切割用热辐射光斑是借助运动的光学元件而通过热辐射束扫描产生的，如此控制此方法或如此构成此装置，即在曲线切割过程中产生一种与待切割的预定形状吻合的热辐射束曲线形状。
图5所示的控制机构11的作用就是在曲线切割过程中使扫描的热辐射束7截面与分割线2截面匹配。为了形成自由切割，预定热辐射束7利用控制机构11的影响而通过改变两个彼此垂直地摆动的反射镜8、9的摆动条件而在360度范围内转动。另外，如图9所示的那样，热辐射束曲率仍然与刻痕局部曲率吻合。另外，无需为了产生热辐射束而增设根据局部切割位置和曲线曲率的机械辅助装置。
为了产生弯曲的热辐射光斑，如此协调两个扫描器的运动，即产生主要沿分割线2的热辐射束摆动运动。但在这种情况下，跟在刻痕后面的冷却点5仍然与局部切割点匹配，为此在扫描器光学机构上适当地设置一个机械转动机构。
图9以示意框图示出了本发明装置的整体布局，其中包括所属控制机构。框21表示包括图5所示的控制机构11在内的扫描器框，此扫描器框用于在带有后续冷却点5的工件上1的圆形分割线23上产生弯曲的热辐射光斑22。步骤24表示在已知结构中对切割过程的轨迹的控制。通过控制步骤25而使框21、24在控制技术上彼此关联，从而可以在进行切割半径局部变化的自由切割时与断面局部曲率有关地利用光学热辐射束进行加工。
图10示出了本发明的优选实施例。总的来说，关键之处在于：拟定了一种扫描器机构，它允许相应地在两维方向上改变热辐射束的运动，即必须能够在两维方向上将热辐射束引向工件，同时可以通过联合控制技术的方式改变所生成的热辐射束。
作为图6所示的具有两个摆动的反射镜8、9的两维扫描器机构的替换方式，可以采用另一种两维扫描器机构，其中与分割方向2(23)无关地采用了扫描器轴8a、9a以便沿分割方向2(23)摆动。在此垂直的反射镜根据切割轨迹的局部曲率与V形或U形或椭圆形射束形状吻合。在这种情况下，总扫描器方向可通过机械方式自由转动360度角。特别是在如将要描述的图11所示的变型中，扫描器轴具有为此所需的动态备用件，这是因为，与在分割方向上工作的扫描器轴有关地，扫描器频率总归只有一半那样大。此外，为了沿分割曲线2引导带扫描器的切割头，将扫描器安置在一个转动支架上是必须的。因此，可以使扫描器在此支架内带着在此密切相关的冷却点转动。
在分割由易碎材料特别是玻璃制成的平面工件时，由于采用了本发明改进的措施，所以可以获得很高的灵活性以便高速切割出任何预定形状即自由形状。此外，本发明的改进方案可以有利地利用带有运动的光学元件的扫描器机构的特性，此扫描器机构允许有形成射束的很高的变化性，它可以灵活地调节具有在分割线上延长的热辐射光斑的热辐射束并进而可以高速切割出任意形状。
可以借助所述装置生产具有不同曲率的热辐射光斑或切割光斑，其中在图10、11中示出了弯曲的U形或V形热辐射光斑。在这里，以不同方式和类型产生激光束。
在图10中如此产生热辐射束或所述热辐射光斑，即热辐射束在玻璃表面上划出一条封闭的曲线轨迹1。为此，热辐射束主要沿分割线2(与其紧邻)摆动。分割方向A上的摆动与垂直于分割线2的略微偏转运动叠加。在这里，为了产生热辐射光斑4，如图所示，热辐射束执行了包含分割线2的曲线轨迹B。但是在曲线轨迹B的每次循环中，当到达了分割方向A上的原扫描器位置时，热辐射源功率近似地回调为零。另外，U形或V形射线形状是通过控制热辐射源产生的。在均匀不变的热辐射源输出功率的情况下，辐射束成椭圆形。或者，由于遮挡椭圆形的射线形状，所以也形成了U形或V形射线形状。因此，最好将辐射吸收挡板等类似物定位于光路中。
与图10不同的是，象图4所示的那样产生弯曲的U形或V形热辐射束，这是因为热辐射束不在循环轨迹中摆动，而是在分割线2两侧交替地摆动预定长度，其中返回轨迹位于轨迹曲线4的后续输出点上。为了产生具有预定强度分布的热辐射光斑，热辐射源功率并不是随意调整的。但在这样的扫描器工作中，沿分割线的扫描器频率是垂直于分割线的扫描器频率的两倍，这是由于发射V形或U形截面的射线造成的。
Claims (25)
1.一种沿预定分割线切割易碎的平面工件、特别是平面玻璃制品的方法，其中利用相对分割线对称的热辐射光斑加热分割线，所述热辐射光斑在最高温度位于其后端的边缘区内具有高辐射强度，热辐射光斑沿分割线和/或工件移动，其中受热的分割线部分随后受到冷却，其特征在于，采用这样一种热辐射光斑，即其辐射强度高的光斑边缘区位于V形或U形曲线上，所述曲线向着热辐射光斑前端开口，其中局部地位于分割线上的V形或U形曲线最高点处的最高温度低于工件材料的熔点温度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用了宽度为0.5mm-2mm的热辐射光斑。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用了长度为10mm-30mm的热辐射光斑。
4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，采用了这样一种热辐射光斑，即其辐射强度高的边缘区位于抛物线上。
5.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，V形曲线的两个支脚一直且最好是对称延长到最高点上方。
6.如权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，在曲线截面中，热辐射束形状与分割线的弯曲形状吻合。
7.如权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，在两维方向上的热辐射束的引入是根据在沿分割线方向产生延长的热辐射光斑的情况下利用扫描方式预先确定的轮廓的分割线而定的。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，热辐射光斑是由激光束扫描形成的。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，激光束扫描是以椭圆形方式进行的，为了产生V形或U形曲线，交替地接通和关闭激光器或加强和减弱激光束强度。
10.一种沿预定分割线切割易碎的平面工件、特别是玻璃制品的装置，此装置具有：
-一个光学机构，为了产生一个相对分割线对称的热辐射光斑，此光学机构具有一个热辐射源特别是激光器和至少一个光学元件，所述热辐射光斑在其后端具有最高温度的边缘区内具有高辐射强度；
-一个用于使待分割工件和/或热辐射光斑沿分割线移动的机构；
-一个用于冷却受到辐射的分割线部分的冷却机构；
其特征在于，光学机构和/或热辐射源设计用于产生热辐射光斑(3)，所述热辐射光斑的高辐射强度边缘区位于V形或U形曲线上，所述曲线向着热辐射光斑前端开口，其中局部地位于分割线上的V形或U形曲线的最高点处的最高温度低于工件材质的熔点温度。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，光学机构具有两个彼此垂直布置的协调摆动的反射镜(8，9)，这两个反射镜如此将激光束(7)反射到工件(1)表面，即，使它在工件表面上划出V形或U形曲线(4)。
12.如权利要求10或11所述的装置，其特征在于，这两个摆动反射镜(8，9)的驱动机构与一个公用控制调节机构(11)相连。
13.如权利要求11或12所述的装置，其特征在于，反射镜(8，9)的摆动频率为500Hz-2000Hz。
14.如权利要求10所述的装置，其特征在于，光学机构具有一个镜轮(14)，此镜轮具有如此弯曲的表面(15)，即反射出的激光束(7)在转动时至少一次地在工件上划出V形或U形曲线(4)。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，镜轮(14)转动频率为500Hz-3000Hz。
16.如权利要求10-15之一所述的装置，其特征在于，激光(6)强度在每次扫描V形或U形曲线(4)时是变化的，从而可沿轨迹产生任意的强度关系。
17.如权利要求10所述的装置，其特征在于，光学机构具有形成射束的镜组。
18.如权利要求10所述的装置，其特征在于，热辐射源是具有TEM01*式激光器，光学机构具有遮光件，所述遮光件遮挡了部分光束，从而工件表面上的高辐射强度划出V形或U形曲线。
19.如权利要求10-18之一所述的装置，其特征在于，冷却机构是低温冷却的金属探测头。
20.如权利要求10-18之一所述的装置，其特征在于，冷却机构是煤气加热辐射机构、喷液机构或喷雾器。
21.如权利要求10-20之一所述的装置，其特征在于，控制机构(21，24，25)的作用是使曲线截面中的热辐射束形状与分割线(2)的弯曲形状吻合。
22.如权利要求22所述的装置，它具有切割过程的轨迹控制机构(12)，其特征在于，借助一个设置于上面的控制级(25)使反射镜(8，9)摆动运动的控制机构(11，21)与轨迹控制机构(12)相联。
23.如权利要求10-22之一所述的装置，其特征在于，用于确定在热辐射摆动后的冷却点(5)位置的机构具有与扫描器相连的机械转动机构。
24.如权利要求22所述的装置，其特征在于，如此安置摆动的控制机构(11)，即在沿分割方向(2)的摆动运动中与分割方向无关地控制其中一个反射镜(8，9)，与之垂直摆动的反射镜的摆动对应于待分割外形的局部曲率地控制热辐射束(7)的形状，反射镜(8，9)位于可转动支架上。
25.如权利要求24所述的装置，其特征在于，用于确定在热辐射摆动后的冷却点(5)位置的机构安置在所述支架上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SCHOTT GLAS Free format text: FORMER OWNER: SCHOTT GLASS MFG. PLANT Effective date: 20050930 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20050930 Address after: Germany Mainz Patentee after: Schott AG Address before: Germany Mainz Patentee before: Schott Glasswork |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20050525 Termination date: 20170414 |