DE3802700C2

DE3802700C2 - Verfahren zum Schneiden eines Werkstücks, beispielsweise einer Glasplatte oder einer Keramikplatte

Info

Publication number: DE3802700C2
Application number: DE3802700A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Sato; Kunio Saeki
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-09-10
Filing date: 1988-01-29
Publication date: 1995-02-09
Anticipated expiration: 2008-01-30
Also published as: GB2209747B; MX169801B; US5016800A; FR2620440B1; GB2209747A; FR2620440A1; DE3802700A1; JPS6469534A; GB8801884D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden eines Werkstücks, beispielsweise einer Glasplatte oder einer Keramikplatte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Gemäß einer bekannten Technik (FR 21 69 682) auf dem in Rede stehenden Gebiet wird ein Werkstück, wie beispielsweise eine Glasplatte oder eine Keramikplatte, dadurch geschnitten, daß zuvor an einer Fläche des Werkstücks ein Einschnitt gebildet wird unter Verwendung beispielsweise eines Schneidwerkzeugs mit einer Klinge mit Diamantspitze bzw. einer diamantbestückten Klinge, wobei beide Seiten des Werkstücks, welches den Einschnitt in seiner Mitte hat, gehalten und an den Einschnitteil ein Biegemoment angelegt wird.

Bei der oben beschriebenen Schneidtechnik unter Anwendung des Biegemomentes kann ein verhältnismäßig dünnes Werkstück bequem geschnitten werden. Jedoch kann ein Schneiden eines großen Werkstücks, insbesondere eines Werkstücks in Form einer dicken Platte einer Dicke von mehr als 15 mm, praktisch nicht erhalten werden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben erläuterten Nachteile der bekannten Technik zu überwinden und ein Verfahren zu schaffen, mit welchem ein Werkstück, beispielsweise eine Glasplatte, mit relativ großer Dicke bequem geschnitten werden kann. Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen zum Schneiden eines Werk stücks, beispielsweise aus Glasmaterial, welches massive kreisförmige zylindrische Gestalt, rechteckige zylindrische Gestalt oder eine andere Gestalt hat, ohne daß Geräusch erzeugt wird und Späne gebildet werden.

Die genannten Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch Schaffung eines Verfahrens zum Schneiden eines Werkstücks, beispielsweise aus Glasmaterial, nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, bei welchem an einer Fläche des zu schneidenden Werkstücks zuvor ein Einschnitt gebildet wird. Dann wird eine ebene Platte, deren Material einen Young'schen Modul hat, der kleiner als derjenige des Werkstücks ist, auf einer Flächenplatte oder Plattenfläche angeordnet. Das Werkstück wird dann auf der Ebene der Platte so angeordnet, daß die den Einschnitt aufweisende Fläche auf der oberen Fläche der ebenen Platte liegt. Danach wird eine Last in Abwärtsrichtung auf die gegenüberliegende Fläche des Werkstücks angelegt, und zwar örtlich entlang der Gestalt des Einschnitts, wodurch das Werkstück entlang des Einschnitts geschnitten oder gebrochen wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Die einzige Figur ist eine schaubildliche Ansicht einer ebenen Platte, auf welcher ein Werkstück, welches mit dem Verfahren gemäß der Erfindung geschnitten werden soll, angeordnet ist.

Gemäß der einzigen Figur ist eine ebene Platte 3 auf einer Flächenplatte, Plattenfläche bzw. Basisfläche 1 angeordnet, und ein Werkstück 2, welches bei der beschriebenen Ausführungsform eine Glasplatte ist, die geschnitten werden soll, ist auf der ebenen Platte 3 angeordnet. Die ebene Platte 3 ist aus synthetischem Harz gebildet, welches beispielsweise einen Youngschen Modul E₂ hat, der kleiner als derjenige der Glasplatte 2 ist.

Ein Einschnitt N gewünschter Gestalt, die geschnitten oder gebrochen werden soll, ist zuvor mittels eines Werkzeuges gebildet worden, beispielsweise mittels eines diamantbestückten Schneidorgans oder eines Schneidorgans mit Diamantspitze, und zwar auf einer Fläche der Glasplatte 2, die der oberen Fläche der ebenen Platte 3 direkt zugewandt ist. Ein ebener langgestreckter streifenartiger Drückteil 4 wird auf der anderen Fläche, an der gemäß der Figur oberen Fläche, der Glasplatte 2 so angeordnet, daß er entlang des Einschnitts N liegt, wie dies aus der Figur ersichtlich ist.

Wenn unter diesen Umständen eine Drucklast W an den Drückteil 4 in gemäß der Figur Abwärtsrichtung angelegt wird, wird die Glasplatte 2 entlang des Einschnitts N geschnitten bzw. gebrochen.

Im einzelnen ist festzustellen, daß, wenn die Drucklast W durch nicht dargestellte bekannte Mittel an den Drückteil 4 angelegt wird, wird die Glasplatte 2 einer örtlichen abwärts gerichteten Druckkraft entlang des Einschnitts N unterworfen, und demgemäß wird auch die ebene Platte 3 örtlich in Abwärtsrichtung zusammengedrückt. Der örtlich zusammengedrückte Teil der ebenen Platte 3 schrumpft daher in großem Ausmaß in Richtung der Dicke im Vergleich zu anderen nicht zusammengedrückten Teilen von ihr, weil die ebene Platte 3 einen Young'schen Modul E₂ hat, der kleiner als der Young'sche Modul E₁ der Glasplatte 2 ist, und weil die ebene Platte 3 zwischen der Glasplatte 2 und der Basisplatte oder Basisfläche 1 angeordnet ist.

Demgemäß ergibt sich in der Glasplatte 2 ein Biegemoment proportional zur Drucklast W, und die Zugbeanspruchung als Folge dieses Biegemoments wird entlang des Einschnitts N maximal, so daß die Glasplatte 2 entlang des Einschnitts N gebrochen und schließlich geschnitten wird.

Wie oben beschrieben, kann bei Anwendung eines Verfahrens gemäß der Erfindung ein Werkstück, welches mit der einleitend beschriebenen üblichen Schneidtechnik nicht geschnitten werden kann, bequem geschnitten werden mit glatten Schnittflächen durch Vergrößerung der Drucklast.

Verschiedene Tests, die mit dem Verfahren gemäß der Erfindung ausgeführt wurden, um Glasplatten zu brechen oder zu schneiden, werden nachstehend anhand von Beispielen I bis IV erläutert.

Bei den Beispielen I, II und III wird eine Acrylharzplatte 3 einer Dicke von 5 mm (Querschnitt: 5 mm×5 mm) und mit einem Young'schen Modul E₂ von etwa 340 kg/mm² verwendet, welcher kleiner ist als der Young'sche Modul von etwa 700 kg/mm² von Glas, um der Gleichung E₂ <E₁ zu genügen. Beim Beispiel IV wird als ebene Platte 3 ein Aluminiumteil verwendet mit einem breiten Querschnitt von 8 mm, einer Dicke von 2 mm und einem Young'schen Modul von etwa 7000 kg/mm².

In allen Beispielen ist der zu bildende Einschnitt mittels eines bekannten Glasschneiders gebildet, beispielsweise eines Diamantschneiders.

Beispiel I

Eine Natronglasplatte in Form eines Quadrates mit einer Seitenlänge von 50 mm wurde unter Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung in zwei gleiche Teile geschnitten derart, daß ein Querschnitt parallel zu einer Seite der quadratischen Platte erhalten wird. Das Verhältnis zwischen der Glasdicke h und der Drucklast W war wie folgt:

Dicke h
Drucklast W
10 mm
etwa 180 kg
15 mm	etwa 610 kg
20 mm	etwa 1120 kg

Beispiel II

Eine Natronglasplatte in Form eines Quadrates einer Dicke von 20 mm wurde entlang der Diagonalen an einer Fläche der Glasplatte in zwei gleiche Teile geschnitten unter Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung, um zwei Prismen zu erhalten. Das Verhältnis zwischen der Drucklast W und der Seitenlänge a der quadratischen Glasplatte war wie folgt:

Seitenlänge a
Drucklast W
20 mm
etwa 670 kg
40 mm	etwa 1200 kg
60 mm	etwa 1500 kg

Beispiel III

Ein massives kreisförmiges zylindrisches Glas aus Pyrex (Handelsname) mit einem Durchmesser von 25 mm und einer Höhe von 26 mm wurde in zwei gleiche Teile geschnitten entlang einer Ebene, welche die Mittelachse des Glaszylinders enthielt, und zwar unter Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung, um zwei gleiche halbkreisförmige Stäbe zu erhalten. Die Drucklast W bei diesem Schneidvorgang betrug etwa 1200 kg.

Beispiel IV

Eine Glasplatte einer verhältnismäßig großen Dicke, beispielsweise eine Natronglasplatte einer Breite von 20 mm und einer Dicke von 40 mm, wurde in zwei gleiche Teile geschnitten entlang einer Ebene, die durch den mittleren Teil der Längslänge a der Glasplatte hindurchging, und zwar unter Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung. Das Verhältnis zwischen der Länge a und der Drucklast W war wie folgt:

Längslänge a
Drucklast W
80 mm
etwa 670 kg
40 mm	etwa 1040 kg

Bei allen Beispielen konnten die Schneidvorgänge ausgeführt werden, ohne daß Geräusch erzeugt wurde und ohne daß Späne od. dgl. gebildet wurden. Die Schnittflächen der Werkstücke waren glatte spiegelartige Flächen bei makroskopischer Betrachtung.

Vorstehend wurde die Erfindung beschrieben anhand einer bevorzugten Ausführungsform, bei welcher eine Glasplatte entlang eines geradlinigen Einschnitts geschnitten oder gebrochen wurde unter Verwendung eines Drückteils, beispielsweise eines bandartigen oder stabartigen Teiles einer Gestalt, die der Gestalt des geradlinigen Einschnitts entspricht. Jedoch kann gemäß einer anderen Abwandlung eine Glasplatte entlang eines gekrümmten Einschnitts geschnitten werden, wobei vorzugsweise ein Drückteil verwendet wird, dessen Gestalt dem gekrümmten Einschnitt entspricht.

Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird eine Drucklast örtlich an ein zu schneidendes Werkstück angelegt, welches auf einer ebenen Platte angeordnet ist, um dadurch ein Biegemoment in das Werkstück zu induzieren proportional zu der Drucklast als Folge des Unterschiedes der Young'schen Modulen des Werkstücks einerseits und der ebenen Platte andererseits. Dementsprechend wird die Zugbeanspruchung als Folge des Biegemomentes entlang des Einschnitts maximal, das zuvor an der Fläche des Werkstücks gebildet worden ist, wobei auf diese Weise Werkstücke geschnitten werden können, die relativ große Dicke haben und die unter Anwendung der bekannten Schneidtechnik kaum oder nicht geschnitten werden können. Das Schneiden kann bequem erreicht werden entlang des Einschnitts, wobei sich nach dem Schneiden eine glatte Schnittfläche ergibt.

Weiterhin können bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung Prismen bequem erhalten werden mit glatten Schnittflächen durch Schneiden einer quadratischen Glasplatte verhältnismäßig großer Dicke entlang einer Diagonalen an einer ihrer Flächen. Auch ein massiver Kreiszylinder kann entlang einer Ebene geschnitten werden, welche die Mittelachse des Zylinders enthält. Außerdem wird während des Schneidvorganges nach dem Verfahren gemäß der Erfindung im wesentlichen kein Geräusch erzeugt und es werden auch keine Späne gebildet.

Claims

1. Verfahren zum Schneiden eines Werkstücks, beispielsweise einer Glasplatte oder einer Keramikplatte, bei welchem an einer Fläche des zu schneidenden Werkstücks (2) zuvor ein Einschnitt (N) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß auf einer Platte oder Basisfläche (1) eine ebene Platte (3) angeordnet wird, deren Material einen Young'schen Modul hat, der kleiner als derjenige des zu schneidenden Werkstücks (2) ist, das zu schneidende Werkstück (2) auf der ebenen Platte (3) derart angeordnet wird, daß die den Einschnitt (N) aufweisende Fläche der oberen Fläche der ebenen Platte (3) zugewandt ist,
und daß eine Drucklast (W) in Abwärtsrichtung auf diejenige Fläche, die der den Einschnitt (N) aufweisenden Fläche gegenüberliegt, örtlich entlang der Gestalt des Einschnitts (N) aufgebracht wird, wodurch das Werkstück (2) entlang des Einschnitts (N) geschnitten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkstück (2) aus Glasmaterial und eine ebene Platte (3) aus synthetischem Harz verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Drucklast (W) auf die obere Fläche des Werkstücks (2) über einen Drückteil (4) ausgeführt wird, der eine Gestalt hat entsprechend der Gestalt des Einschnitts (N) und der auf der oberen Fläche des Werkstücks (2) angeordnet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Drückteil (4) eine bandartige oder streifenartige Platte verwendet wird und daß der Einschnitt (N) als eine gerade Linie gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstück (2) eine quadratische Glasplatte verwendet wird, und daß der Einschnitt (N) auf einer Fläche des Werkstücks (2) in Richtung der Diagonalen gebildet wird, um nach dem Schneiden zwei Prismen mit glatten Schnittflächen zu erhalten.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstück (2) ein massiver kreisförmiger Glasstab verwendet wird, und daß der Einschnitt so gebildet wird, daß er durch einen mittleren Punkt einer Stirnfläche des Werkstücks (2) hindurchgeht, so daß nach dem Schneidvorgang zwei halbkreisförmige Glasstäbe erhalten werden.