CN1224377A - 用激光切割空心玻璃制品的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
采用激光切割空心玻璃制品(1)的一种方法和设备,包括的第一阶段是:在绕其轴线转动的制品上沿周向切割线作出切口。制品绕其轴线转动。由聚焦激光(3)作出切口,在切割的同时,相应于辐照点采用加压液体喷射流对制品喷射,以冷却和清洁切口槽。
Description
本发明涉及了一种根据独立权利要求中的前序部分采用激光切割空心玻璃制品的方法和设备,例如切割无脚酒杯之类吹模制品的吹气帽。
在与上述类型相似的切割方法中,采用带有磨轮、刀尖或类似切割工具的机械设备来形成切口。依靠已知的上述类型的方法和设备,不总能够使得沿整个切割线周边的深度不变。
制品的不均匀切口有时使得在下一个加热步骤中不能采用“温度改变”方法来切割制品,并且有时会造成很不规则的切割。
因而制品往往只好报废,或者经受费钱又费时的打磨。
也已经知道采用激光切割的其它切割方法和设备。例如,DE-OS-3546001描述了一种方法,其中,首先把要切割的玻璃区保持在略低于软化点的高温下,然后把该区沿切割线照射激光几次,同时在需要除去的制品部分上作用拉力。这种方法相当复杂而难以实现,主要是因为一般采用重力作为拉力,这要求被切玻璃具有合适的位置。切割线不够尖锐和精确,其中玻璃的切割基本上依靠激光辐照的作用。
US 4467168描述了一种切割玻璃板的方法,其中采用激光来产生沿所需切割线的玻璃切口,同时对上述切口区加热到玻璃软化点以上,然后对激光聚焦区直接喷射空气,由喷射空气和激光一起来形成玻璃中的裂缝。
上述方法声称用于脆性玻璃板之类,而不是空心制品。此外应注意到,玻璃中的切割不是依靠玻璃中产生的应力,而是在激光和喷射空气的联合作用下,依靠通过沿切割线的整个玻璃厚度上的蒸发去除方式。由这种方式得到的切口对于空心玻璃制品来说不够尖锐,需要再作费时费钱的机加工。
最后,WO 94/22778描述了一种切割空心玻璃制品的方法,其中,制品相应于切割线作约1米/秒速度的转动,并用激光加热,使得在所需切割线上产生应力区。此外,相应于切割线作出小的裂缝。然后制品沿整个周向切割线冷却。对于玻璃厚度不均匀,或者如锥形的特定几何形状,该方法已证明非常差。此时,由于沿整个周向切割线没有切口线,往往切割得不够尖锐和满意。
本发明的目的是提供一种专用的方法和设备,采用激光来切割空心玻璃制品,它避免了上述缺点,特别是,与已有技术相比,在同样生产率下产生优异的质量,即使对于制品厚度不均匀,或者如锥形、椭圆形或多边形的特定几何形状情形,也可大大减少或消除了后继的费时又费钱的打磨,
本发明的另一个目的是提供减少废品率的一种方法和设备。
按照所附主要权利要求中特征部分的方法和设备,可达到对于技术专家来说很明显的这些和另外的目的。
根据作为非限定示例的附图,本发明将会更加明显,该例以简图代表了实施上述本发明方法的一种设备。
本发明的方法包括的第一阶段是:空心玻璃制品1转动(见A所示的箭头),使得需切割周线上的点具有约为1米/秒的速度。沿整个周向切割线在转动制品上作出切口,其深度根据制品厚度而变化,但总是小于上述厚度的70%。应注意到,制品的切口是由玻璃蒸发产生的。为此采用激光3,它由功率在200到600W之间和波长为10.6微米的CO2聚焦激光器4产生。
使转动的玻璃制品经受辐照,转动次数根据玻璃厚度来确定,同时沿切割线对玻璃加热,从而得到所需的切口。
应注意到,激光器位置及其焦距大小应选择成使得玻璃制品厚度或几何形状的任何变化不会影响切口。为此,沿激光3方向上,激光3的焦点可位于切口表面之后。而且激光的位置最好尽量垂直于被切玻璃制品的表面。
在激光辐照的同时,由常规压缩机6的喷嘴5喷射出干燥压缩空气的集中气流,在辐照点上对玻璃制品喷射空气。
喷射空气从激光产生的切口槽中除去蒸发的残余物,并迅速冷却切割线。此时,在制品中产生与切割线相应的应力,它可沿切割线造成剩余玻璃厚度的断裂,从而造成需除去部分的脱离,或者在如无脚酒杯的吹模制品情形中,造成吹气帽的脱离。
为了保证沿切割线切割所处理的制品,随着制品的转动,接着对切口集中加热。
相应于切割线对制品加热到这样的温度:它大约为制品所用特定类型玻璃的临界温度。例如采用常规加热器7来加热。
作为进一步的保证措施,接着采用常规的敲击工具8,使得需除去的玻璃制品部分最终脱离,如果它还没有自然脱离的话。
附图简单表示了实施上述方法的设备。
设备包括一个常用的转台10,例如沿箭头B所示方向转动,并包括六个底座,每个底座上面装一个空心玻璃制品1,例如一个无脚酒杯,并绕底座纵轴转动地驱动制品,如箭头A所示。
设备包括控制制品驱动装置的常规仪表,可根据所用玻璃的形状、厚度或类型,来改变上述制品的转速,它大约在0.1到6米/秒之间。
转台10设置成可把制品1移动到各个制品工位上。制品首先到达切口工位11,它包括激光器4和供应喷射空气的压缩机6。压缩机6和激光器4均为常规类型,并与常规的支架(图中未示)连接,使得可按制品形状来调节激光和喷射空气的角度方向。在切口工位11之后提供一个对技术专家来说是常规的加热工位12,它包括一个加热器7,例如氢气型的。接着是敲击工位13,对技术专家来说也是常规类型,它包括敲击器8,例如为包括可动臂14的类型,它可与需除去的玻璃制品部分接触,特别是与无脚酒杯情形中的吹气帽接触。
在工位13之后还可有精修切边的常规工位(图中未示)。
实验表明,采用本发明方法可得到非常尖锐和精确的切割,只需对切边作很少的圆整,不良切割的废品率极小,肯定比已知方法低。
最后应注意到,上述方法和设备的实施例是以非限定示例的方式提供的,可在相同发明方案中作出许许多多的变化,例如对切割线不用喷射冷却空气,而用其它的冷却液体,如气体或雾化水。
Claims (14)
1.采用激光切割空心玻璃制品的一种方法,它包括了第一阶段,其中在绕其轴线转动的制品上沿周向切割线作出切口,其特征在于:由聚焦激光作出切口,在切割的同时,相应于辐照点采用加压液体喷射流对制品喷射,以冷却和清洁切口槽。
2.按照权利要求1的方法,其特征在于:被处理的制品绕其轴线转动,使得在切割线上的点具有0.1到6米/秒之间的速度。
3.按照权利要求2的方法,其特征在于:在切割线上的点至少具有1米/秒的速度。
4.按照权利要求1的方法,其特征在于:切口具有小于70%玻璃厚度的深度。
5.按照权利要求1的方法,其特征在于在第一阶段之后包括第二阶段,其中至少相应于切割线把制品加热到接近玻璃临界温度的温度,以及包括在第二阶段之后的第三阶段,其中,需除去的制品部分受到敲击,如果在前一阶段中上述部分还没有与制品分离,使它与制品分离。
6.按照权利要求1的方法,其特征在于:激光聚焦点位于切口表面之后。
7.按照权利要求1的方法,其特征在于:激光基本上垂直于切口表面。
8.按照权利要求1的方法,其特征在于:该方法用于除去吹模制品的吹气帽。
9.切割空心玻璃制品的一种设备,包括使制品绕其轴线转动的装置,以及相应于周向切割线在制品上作出切口的部件,其特征在于:切割部件(4)是激光器,并作出沿整个周线的切口,部件(6)用于冷却和清洁切口槽。
10.按照权利要求9的设备,其特征在于:冷却和清洁部件包括喷射压缩冷却液体的装置(6)。
11.按照权利要求9的设备,其特征在于:包括一个转台(10),它把制品从一个工位送到下一个工位,至少提供一个切割工位,它包括激光器(4),以及冷却和清洁切口槽的部件(6)。
12.按照权利要求9的设备,其特征在于:包括对切割部件(4)作角度调节的装置,至少能使激光基本上垂直于需作切口的表面。
13.按照权利要求9的设备,其特征在于:在切割部件的下游,包括至少对相应切割线的制品部分进行加热的装置(7),该装置之后是敲击装置(8),用于敲击需除去的制品部分。
14.按照权利要求9的设备,其特征在于:包括调节制品绕其轴线转速的装置。
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