CN1208268C - 将平玻璃板切割成多个矩形板的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

这种具有预先规定的边长的矩形板的切割通常借助于一个沿着切割线运动的激光束与一个跟随的冷却点相结合以诱发一个超过玻璃破裂强度的热应力，同时借助于各自在这些切割线开头处机械诱发的起始裂纹而实现。在平玻璃板(1)的一个基本位置上产出多个平行的第一次切割线(1-3)，然后使这样切割后的平玻璃板(1)旋转90°，并将分板(2-5)相互移动开，其中是使每个分板对应配属于切割台的一个可移动的台部分。然后在此位置上实现多个平行的垂直于该第一次切割的第二次切割(4-9)，其中在每个分板上在前置棱边上诱发一个起始裂纹。因而在一个工作过程中就可以使板棱边上的起始裂纹精确地、最佳地定位来进行该分割工序。

Description

将平玻璃板切割成多个矩形板的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于将平玻璃板切割成多块具有预先规定的边长的矩形板的方法，它借助于一个沿着切割线运动的激光束并结合一个对应配置的冷却点以诱发一个沿着切割线的，超过玻璃断裂强度的热应力，同时也借助于各自在切割线的起始处机械诱发的起始裂纹。
背景技术
平玻璃板的传统分割方法的基础是借助于一块金钢石或者一个切割小轮首先在玻璃上产生一个刻划，以便随后通过一个外部机械力沿着这样产生的薄弱位置而使该玻璃断开(刻划断开法)。这种方法的缺点是由于该刻划在表面上产生颗粒(碎片)，它们可能堆积在玻璃上并在那里例如造成擦伤。同样可能在切割棱上形成所谓的贝壳状断口，这使玻璃边缘不平整。此外在刻划时所产生的在切割棱上的微裂纹降低了机械强度，也就是增加了破裂的危险。
为了避免产生碎片和贝壳状断口以及微裂纹，在开始切割玻璃时以热产生的机械应力为基础。此处指向玻璃的热源以固定的速度相对于玻璃运动并产生一个如此高的热应力，从而使玻璃产生裂纹。红外线辐射器、特定的气焊枪以及尤其是激光器都满足该热源的必要性能，就是使热能能够局部地，也就是能够以一个优于一毫米的对应于典型切割精度的精度来定位。激光由于其良好的可聚焦性、良好的功率可控性以及可使射束成形并因而使辐射强度分布于玻璃上而已被证明是有效的并已得以实施。既可以用激光束首先刻划玻璃，以便随后机械地使其断开，也可以直接用激光束结合一个机械产生的起始裂纹，也称为开始或初始裂纹来烧断，也就是切割玻璃。本发明可以认为是切割的另一种可供选择的方案。
该激光束切割法，就是通过用聚焦的激光束进行局部加热并与来自外部的冷却相结合，诱发一个热机械应力直至超过材料的破裂强度，已知这种方法分几个步骤，例如见EP0872303A2，DE69304194T2和DE4305107C2。因而此处不需要详细加以叙述。
对于许多技术应用来说，尤其对于现代通信产品如移动电话、袖珍计算器等等的显示屏的制造都需要具有预先规定的边长的矩形薄玻璃板。这些矩形板也包括正方形规格的玻璃板，它们典型地是通过将一块较大的平玻璃板分成多块矩形板而产生。首先沿着多条相互平行布置的第一次切割线切割该较大的平玻璃板，然后偏转90°，同样沿着多条平行的第二次切割线进行切割。这样就产生了由按90°夹角切割的切割线的交点所规定的，所希望的矩形板，其中在这些平行的切割线之间的距离分别规定了这些矩形板的边长。
在通过切割较大的平玻璃板来制造矩形板的方法中，鉴于受工艺方法的限制必需要用机械方法产生起始裂纹，比较典型的是用一种切割小轮，因而就产生了以下的问题。在该第一次切割线处形成起始裂纹时可以将切割小轮尺寸准确地放置在待切割的平玻璃板的棱边上，也就是可以以最佳方式产生一个起始裂纹，而对于偏转90°的第二次切割线来说就是这样了。此处必须使切割小轮在两条偏转90°布置的切割线的交点处从上面放上去。这不仅要求通过一种相应地精确工作的控制系统使切割小轮很精确地实现点准确的定位，而且也是工艺方法所限定地必然造成四块矩形玻璃板的这四个各自在切割线的交点处汇合的角产生损伤，这是因为起始裂纹并不象在该第一次切割线时那样，可以开始于板的棱边上因而使板的损伤很小，而是必须从上面过来相对平面地开始于切割线的交点上。
为了避免这些缺点，可以不在一个工作过程中来切割和分开这些矩形板，也就是说分割过程必须中断。
发明内容
本发明的任务是实施文首所述的方法，或者设计附属的实施装置，从而即使对于第二次切割线来说也能够在一个工作过程内，也就是不必中断分割过程，并在不使板产生较大损伤的情况下，如在第一次切割线时设置起始裂纹那样，以同样较小的费用精确地机械形成一个起始裂纹。
在该方法中达到了预期目的，即从文首所述的方法出发，借助于一个沿着切割线运动的激光束与一个对应配属的冷却点相结合以便沿着切割线诱发一个超过玻璃破裂强度的热应力，同时借助于分别在切割线开头的机械诱发的初始裂纹将一块平玻璃板切割成多个具有预定棱边长的矩形板，按照本发明按几个步骤进行：
在一个基本位置上沿着几根平行的第一次切割线通过在平玻璃板棱边上每条切割线的开头处诱发的初始裂纹将平玻璃板分割成多块分体玻璃板切割，其中这些切割线的间距分别按照矩形板的一条棱边的预定长度来确定，
-将这样切割过的平玻璃板旋转90°并使切割后的分板相互移动分开至一个预定的间距，并且
-沿着多条平行的第二次切割线通过在每块分板棱边上的每条切割线的开头处诱发的初始裂纹将已经相互移动分开的分板切割成矩形板，其中这些切割线垂直于该第一次切割线走向，并且它们的间距分别按待切割的矩形板的另一棱边的预定长度来确定，
关于文首所指出的借助于一种激光束切割装置将一块平玻璃板切割成多块具有给定边长的矩形板的装置，按照本发明该项任务的解决办法是采用了一个装在一个基体上可以旋转90°的切割台，平玻璃板可压紧在该台上，而且该切割台由多个布置在基体上可以相互移动分开的台部分组成。
因而用本发明的这些措施就可以借助于用激光对玻璃进行诱发应力的切割，在一个工作过程里就将玻璃板切断并分开，而不必中断分割过程。此外可以使对激光切割来说所必要的初始裂纹精确地定位，并使在带来初始裂纹时产生的损伤保持最小。
按照本发明的一种设计方案，用一个工艺过程就可以实现特别的优点，其中平玻璃板的边界部位分别作为废弃板料被切下。因而确保了待切割成的矩形板的棱边没有损伤。
按照本发明的一种改进方案用一个工艺过程就实现了一种特别精确定位的初始裂纹，此时借助于一种控制运动的硬金属切割小轮诱发初始裂纹，该切割小轮在各自要刻划的玻璃棱边前下降，然后向棱边移动进行刻划。
按照本发明的一种设计方案通过一种装置就可以按照装置使台部分实现必要精确的、可重现的分离移动，其中在基体上固定了二条相互平行布置的导向轨，而且每个台部分都固定在二个移动小车上，这些小车通过传动系统可滑动地装在导向轨上。
优选该装置的切割台以已知的方式配置一个用于夹紧平玻璃板和切割成的分板的真空系统。若每个台部分都配置一个可分开控制的真空区，则具有特别的优点。因而切割成的分板就可以分开地固定和松开，从而避免了由于真空而可能压紧的玻璃对于以后的激光切割产生负面影响。
由于在用激光束切割时初始裂纹的精确定位很重要，因而本发明的一种设计方案就采用了一种装置，其中设有一个可以在其运动中定位的用于产生一个机械的初始裂纹的硬金属切割小轮。此时切割小轮就有碰触切割台的危险，尤其是在薄玻璃时由于切割台的不可避免的不平整性而在切割小轮恒定推进时可能会发生这种情况，为了减小这种危险，而且为了避免对应配属于切割的激光束点的冷却空气在切割时将玻璃板抬起，本发明的一种设计方案设有一种装置，其中在这些台部分里沿着切割台90°位置时的切割线在台部分相互移动开时设计了一个下凹的槽。鼓入的冷空气便可以经过该槽逸出，或者如果切割小轮在玻璃板之下移动，那么它就可以深入到槽里而没有损伤。
附图说明
以下根据附图所示的实施例对本发明进行详细叙述。图示为：
图1：在二个附图部分A和B里表示了将一块平玻璃板切割成多块矩形板的基本原理，它借助于激光束切割与一个机械的初始裂纹相结合，按附图部分A在平玻璃板的一个基本位置上沿着矩形的一条棱边与第一次切割线相结合，按附图部分B在平玻璃板的一个旋转90°的位置上沿着矩形的另一条边与第二次的切割线相结合；
图2：按本发明的切割装置的一种优选的实施例，它具有一个在基本位置上可旋转90°的切割台，该台由多个台部分组成，这些台部分通过移动小车和装在一个基体上的导向轨而可以相互移动分开；
图3：按图2的切割台在90°位置上；以及
图4：具有沿切割线集成在台部分里的槽的一种实施形式。
具体实施方式
图1在二个附图部分A和B中表示了按照本发明的用于将一块平玻璃板1切割成多块，此处是四块矩形板的方法的基本原理。第一步在0°位置上，也就是平玻璃板1的基本位置上，如附图部分A所示，通过激光束切割在X方向上在平玻璃板里生成三条平行的切割线1-3，并具有附属的起始裂纹，也就是刻划1-3，它们通常是机械地用一个切割的小轮产生的。刻划1-3则可以以最佳方式精确地设置在平玻璃板1的棱边上，在刻划的周围对玻璃板的损伤最小。
例如由文首所列的文献已知该激光束切割。具有一种预先规定的射束轮廓以及因此一个相应构形的切割点的激光束就沿着切割线移动。由于激光束而在平玻璃板里产生了高温，因而在平玻璃板1里沿着要分离开的切割线产生了热应力。
为了加大热应力就按已知的方式在切割线上以一个规定的间距紧随切割点进行冷却点式的冷却。这种冷却点也可以与切割点对中地布置，它例如通过将冷空气或者气体/液体混合物从一个喷咀吹出而产生。由于刻划而使玻璃在切割的开始点处有薄弱处，因而玻璃就根据建立起的热应力而沿着切割线断开。
按附图部分A所示进行了切割1-3，这形成了二块良好的玻璃板2和3以及二块边缘废料板4和5，在这之后使已切割开的平玻璃板1旋转90°，以便规定三条另外的平行的，也是在X方向上的切割线，它们与附图部分A所示的切割线1-3相交成90°角。
该初始裂纹，也就是对于由第一次切割所生成的良好玻璃板2和3的刻划都必须在这之前所产生的激光切割1-3的玻璃棱边上诱生。为了使该初始裂纹尽可能地最小，而且使玻璃只是在必要的位置上损伤，那么按照本发明在产生刻划之前就要将第一次切割过程中所产生的良好玻璃板2，3和边缘废料板4，5相互移动开一个规定的间距。这种状况如附图部分B所示。为了并不因为这种相互运动而使精度受损，这种运动要很精确和可重复地实施。
借助于通过激光束而实施的第二次的平行的切割4，5和8并结合附属的具有相同数字标号的刻划将良好板3分割成二块矩形板3A和3B以及二块边缘废料板6A和6B。相对应地，良好板2则通过借助于激光束实施的平行的第二次切割5，7和9并结合附属的具有相同数字标号的刻划而分割成二块矩形板2A和2B以及二块边缘废料板7A和7B。因而在一个工作过程中不中断分割过程就产生了四块具有给定边长的矩形板2A，2B，3A和3B，这些矩形板在定位的刻划位置处只有最小的，也是不可避免的，而且对以后的应用也不会有负面影响的损伤。
图2表示了按本发明的切割装置，它用于在对应于图1，分部A的0°位置上实施前面所述的按本发明的方法。该切削装置包括一块底板8，在该底板上设有一个切割台9，按图1所示的待分割的平玻璃板1就通过产生负压而压紧在该切割台上。
该切割台由四块用剖面线表示的台部分9A-9D，它们全等于按图1所示的待切割的玻璃分板2-5。通常，该台部分的数量和外形尺寸都必须适应于待切割的玻璃分板的数目和边长。
在底板8上固定了二条相互平行设置的导向轨10，11，用于各有四个在其上导向的移动小车12，其中由于是简图，故只是几个小车有标号。每个台部分9A-9D与一对小车12相连接，从而使每个台部分都能够推移到导向轨10、11上，在基本位置时为Y方向，在旋转90°的位置时则为X方向。
台部分9A-9D优选这样设计，使它们各配属对应一个可以分开控制的真空区，从而使这些在加工过程之后所产生的玻璃分板可以分开固定和松开，从而可以避免由于压紧玻璃的真空而对激光切割产生负面影响。
上述台部分的推移可以借助于一种升降系统电动的或电磁地用各种不同的传动形式，例如用一种气动的或液压的传动系统来实现。
在图2所示的切割台9的基本位置沿着上述台部分之间的接触线进行了第一次的，在图1A中所示的三条切割1-3以及附属的刻划。这样例如切割1就沿着台部分9A和9B之间的接触线进行。上述刻划则分别发生在平玻璃板1的左边棱上的侧面，从而使上和下玻璃表面的损伤最小。
图3表示了在切割台旋转90°的位置上作出三条切割线以产生按图1B所示的切割4-9的切割装置。该切割方向在图3所示的90°位置上也是X方向。为了使刻划即使在玻璃分板2和3处也能各自发生在棱边侧面上，使这些附属的台部分9B和9C，以及这些相邻的对应于废料分板4，5的台部分9A和9B在X方向上相互移动一个预先规定的间距，以便使一个通常产生刻划的切割小轮能够在这些台部分之间移动，然后就可以从侧面移向各自的玻璃棱边。
图4以指向一个台部分，例如图3中台部分9B的端面的放大剖视图表示3按本发明的切割装置的一种优选的变体方案，它在这些台部分里整体形成有直接位于这些应该在平玻璃板1里作出的切割线之下的槽13。这些槽13通常的外形尺寸约为2mm×1mm。这样就能够使对应于激光束切割点的冷却空气在切割入平玻璃板1时在玻璃板之下经过槽而逸出，因此就能够避免因冷空气流而使已切割过的分板抬起来。此外在切割薄玻璃时刻划工具14，例如硬金属小轮就能够探入槽13里，而不会在刻划玻璃时发生切割台与刻划工具相碰触的危险。由于切割台板具有不可避免的公差造成了不平度，因而对于相应薄的平玻璃板以及刻划工具1的固定推进时就可能发生使刻划工具一直降落到平玻璃板1之下，要是没有上述槽就会引起切割台的损伤，或使刻划工具变钝。

Claims (7)

1.用于将一块平玻璃板(1)切割成多块具有规定边长的矩形板(2A，2B，3A，3B)的方法，它是借助于一个沿着切割线运动的激光束与一个对应配置的冷却点相结合，以沿着该切割线诱发一个超出玻璃的破裂强度的热应力，同时借助一个降到各自待刻划的玻璃棱边前面、然后移向该棱边进行刻划的硬金属切割小轮(14)分别在上述切割线的开头处机械诱发的初始裂纹，它具有如下步骤：
-在一个基本位置上沿着几条平行的第一次切割线通过在平玻璃板(1)的棱边上每条切割线的开头处诱发的初始裂纹将平玻璃板(1)切割成多块分体玻璃板(2-5)，其中这些切割线的间距分别按照矩形板的一条棱边的预定长度来确定；
-将这样切割过的平玻璃板(1)旋转90°，并使切割后的分板(2-5)相互移动分开至一个预定的间距；并且
-沿着多条平行的第二次切割线通过在每块分板棱边上的每条切割线的开头处诱发的初始裂纹将已经相互移动分开的分板(2-5)切割成矩形板(2A，2B，3A，3B)，其中这些切割线垂直于该第一次切割线走向，并且它们的间距分别按待切割的矩形板的另一棱边的预定长度来确定。
2.按权利要求1所述的方法，其中平玻璃板(1)的边缘部位分别作为废料板(4，5，6A，6B，7A，7B)而切下。
3.借助于一个激光束切割装置将一块平玻璃板(1)切割成多块具有预定边长的矩形板(2A，2B，3A，3B)的装置，它具有一个装于基体(8)上可以旋转90°的切割台(9)，平玻璃板(1)可通过一真空系统压紧在该切割台上，而且该切割台由多个布置在基体(8)上可以相互移动分开的台部分(9A-9D)组成，其中为在每条切割线的开头处产生一个机械的起始裂纹设置有一个在其运动时可以定位的硬金属切割小轮(14)。
4.按权利要求3所述的装置，其中在基体(8)上固定有二条相互平行布置的导向轨(10，11)，而且每个台部分(9A-9D)都固定在二个移动小车(12)上，这些小车通过传动系统而可滑动地装在导向轨(10，11)上。
5.按权利要求3或4所述的装置，其中切割台(9)配置有一个用于压紧平玻璃板(1)和切割开的分板(2，3，2A，2B，3A，3B)的真空系统。
6.按权利要求5所述的装置，其中每个台部分(9A-9D)都对应配属于一个可分开控制的真空区。
7.按权利要求3或4所述的装置，其中在台部分里(9A-9D)沿着该切割台的90°位置时的切割线在移动分开台部分时设置一个下凹的槽(13)。
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