DE60014484T2

DE60014484T2 - Anreiss-Vorrichtung und -Verfahren

Info

Publication number: DE60014484T2
Application number: DE60014484T
Authority: DE
Inventors: Gyo Toshima-ku SHIMOTOYODOME; Hirokazu Toshima-ku Ishikawa; Takeki Shinagawa-ku Shirai
Original assignee: THK Co Ltd; Beldex Corp
Current assignee: THK INTECHS CO., LTD., NERIMA, TOKYO, JP; THK Co Ltd
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2020-04-05
Also published as: JP4173245B2; JP2000290032A; EP1043279B1; KR20010014681A; KR100638300B1; EP1043279A2; US20020050504A1; EP1043279A3; US6478206B2; DE60014484D1; TW467872B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anreiß-Verfahren zum Ausbilden einer Anreißlinie auf einer Oberfläche eines Werkstückes aus einem harten, spröden Werkstoff, wie zum Beispiel aus Tafelglas, Keramikplatten oder ähnlichem.
Die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. HEI 9-25 134 beschreibt eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik zur Ausbildung einer Anreißlinie auf der Oberfläche eines Werkstückes durch Anlegen von Schwingungen an ein Werkstück aus einem harten, spröden Werkstoff, wie zum Beispiel Tafelglas oder Keramikplatten. Bei einer solchen Anreiß-Vorrichtung ist ein äußerer Zylinder einer Druckluftzylinder-Baugruppe an einem Tragelement befestigt und ein innerer Zylinder derselben ist mit einem Ende des Schwingung erzeugenden Konstruktionsteiles verbunden. Das Schwingung erzeugende Konstruktionsteil hat ein anderes Ende, mit dem ein Schneidwerkzeug-Halter verbunden ist, und der Schneidwerkzeug-Halter, an dem ein Schneidwerkzeug oder Widerlagerteil befestigt ist, ist an dem Tragelement durch einen Verschiebemechanismus verschiebbar angebracht. Wenn der Schneidwerkzeug-Halter von der Druckluftzylinder-Baugruppe angetrieben wird, wird das von dem Schneidwerkzeug-Halter getragene Schneidwerkzeug gegen eine Oberfläche des Werkstückes gedrückt und danach wird eine Hochfrequenzspannung an das Schwingung erzeugende Konstruktionsteil angelegt, das sich dadurch ausdehnt oder kontrahiert. Entsprechend der Dehnungs-/Kontraktions-Bewegung (Rückstellbewegung) des Schwingung erzeugenden Konstruktionsteiles wird das Schneidwerkzeug in Schwingung versetzt und in diesem Zustand wird das Tragelement entlang der Werkstückoberfläche bewegt, um dabei die Anreißlinie auf der Werkstückoberfläche auszubilden.
Bei dem Anreiß-Verfahren unter Verwendung der oben beschriebenen Anreiß-Vorrichtung wird das Schneidwerkzeug bei jeder jeweiligen Schwingungsperiode des Schneidwerkzeuges gegen die Werkstückoberfläche gedrückt. Aufgrund der Andruckkraft wird die Werkstückoberfläche plastisch verformt und auf der Werkstückoberfläche werden feine Vertiefungen ausgebildet. Von diesen Vertiefungen werden sich Risse in der Dickenrichtung der Werkstückoberfläche ausbilden. Wenn die Vertiefungen durch gehend ausgebildet werden, werden die Risse ebenfalls durchgehend ausgebildet werden, wobei sich eine Anreißlinie ausbildet.
Nach dem Stand der Technik wurde jedoch die Form oder die Größe des Spitzenabschnittes des Schneidwerkzeuges nicht hinreichend untersucht, und es wurde ein Schneidwerkzeug mit lediglich einem scharfen Spitzenenden-Abschnitt verwendet. Aus diesem Grund werden die Risse so ausgebildet, dass sie sich von den Vertiefungen nicht nur in einer Richtung einer Anreißlinie erstrecken, sondern auch in einer Richtung, die die Anreißlinie schneidet, und daher wird Schwingungsenergie nicht konzentrisch für wirksames Ausbilden der Risse entlang der Anreißlinie genutzt. Das heißt, die wirksamen tiefen Risse entlang der Anreißlinie konnten nicht ausgebildet werden und dementsprechend kann die Forderung, das Werkstück entlang der Anreißlinie problemlos zu brechen, nicht erfüllt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben genannten Mängel oder Nachteile des Standes der Technik im Wesentlichen auszuräumen und eine Anreiß-Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausbilden einer Anreißlinie auf einer Oberfläche eines harten, spröden Werkstückes bereitzustellen, das in der Lage ist, wirksame Risse entlang einer Anreißlinie auszubilden, um das Werkstück entlang der Anreißlinie problemlos zu brechen.
EP-A-0905097 beschreibt eine Anreiß-Vorrichtung, die eine Anreißlinie auf der Werkstückoberfläche eines harten, spröden Werkstoffes, wie zum Beispiel Tafelglas, Keramikplatten oder ähnliches, ausbildet, die umfasst: einen Anreißkörper mit einem Widerlagerteil mit einem scharten Spitzenenden-Abschnitt und einem Schwingung erzeugenden Konstruktionsteil für periodisches Anlegen von Schwingungen an das Widerlagerteil, wobei der Spitzenenden-Abschnitt gegen die Oberfläche des Werkstückes anstößt; und Mittel zum Bewegen des Anreißkörpers in Bezug auf die und entlang der Oberfläche des Werkstückes, um dabei eine Anreißlinie auf der Oberfläche des Werkstückes auszubilden.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung der oben beschriebenen Vorrichtung bereit, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Widerlagerteil wenigstens eine erste und eine zweite Firstlinie hat, die sich in Gebrauch in unterschiedlichen Winkeln erstre cken, in einem ersten Winkel (θα) beziehungsweise in einem zweiten Winkel (θβ) in Bezug auf die Oberfläche des Werkstückes, und in der Ebene liegen, die die Bewegungsrichtung des Anreißkörpers entlang des Werkstückes enthält.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem die oben beschriebene Vorrichtung verwendet wird, wird das Widerlagerteil durch periodische Schwingungen des Schwingung erzeugenden Konstruktionsteiles gegen die Oberfläche des Werkstückes gedrückt, so dass eine Vielzahl von voneinander auf der Oberfläche des Werkstückes beabstandeten plastisch verformten Abschnitten ausgebildet wird und dass Risse aus den plastisch verformten Abschnitten an Abschnitten entsprechend der ersten und der zweiten Firstlinie so ausgebildet werden, dass sich diese in der Bewegungsrichtung des Anreißkörpers erstrecken, wobei die Risse miteinander verbunden sind, um dadurch eine Anreißlinie auszubilden.
Wenn in einem Beispiel eine Bewegungsgeschwindigkeit des Anreißkörpers mit V (mm/s) bezeichnet wird und wenn eine Schwingungsfrequenz mit F (s^–1) bezeichnet wird, wird ein Vorschubbetrag S des Widerlagerteiles pro Schwingungsperiode durch die folgende Formel ausgedrückt: S (μum) =(V/F) × 1000.
Wenn eine Länge des deformierten Abschnittes in der Bewegungsrichtung mit L (μm) bezeichnet wird, wird eine Gesamtlänge der Risse mit ΔL bezeichnet, wird ein Vorschubbetrag S des Widerlagerteiles als L < S ≤ L Δ L ausgedrückt, wobei die Längen L und ΔL durch eine Andruckkraft des Widerlagerteiles, eine Schwingungslast und eine Form des Widerlagerteiles bestimmt wird.
Weiterhin können die erste und die zweite Firstlinie zueinander gleiche Winkel in Bezug auf eine Mittelachse des Spitzenenden-Abschnittes des Widerlagerteiles haben, und der erste und der zweite Winkel der ersten und der zweiten Firstlinie zu der Werkstückoberfläche können unterschiedlich gewählt werden, indem die Mittelachse des Spitzenenden-Abschnittes zu der Bewegungsrichtung des Anreißkörpers hin geneigt wird. Der erste und der zweite Winkel können einen Winkelunterschied in dem Bereich von 1 ° bis 10° haben.
Das Widerlagerteil kann ein Diamanteindringkörper mit voneinander unterschiedlichen Winkeln in Bezug auf das Werkstück sein.
Die Risse können genauer entlang der Vorschubrichtung ausgebildet werden und können feiner sein, indem der erste Winkel, der durch die erste Firstlinie gebildet wird, größer gewählt wird als der zweite Winkel, der durch die zweite Firstlinie gebildet wird, und indem die zweite Firstlinie nach der Bewegungsrichtung und die erste Firstlinie entgegen der Bewegungsrichtung ausgerichtet wird.
Die Anreißlinie kann genauer ausgebildet werden, indem die Risse verbunden werden, die sich von den jeweiligen plastisch verformten Abschnitten, d.h. Vertiefungen, erstrecken, die auf der Werkstückoberfläche mit Abständen in der Vorschubrichtung ausgebildet werden.
Weiterhin hat das Widerlagerteil Spitzenenden-Abschnitte, die problemlos hergestellt werden können.
Weiterhin dehnen sich die Risse stabil aus, indem der erste und der zweite Winkel mit einem Winkelunterschied in dem Bereich von 1 ° bis 10° versehen werden.
Die Art und weitere charakteristische Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung und unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen weiter erläutert werden.
Kurze Beschreibung der anhängenden Zeichnungen:
1 ist eine schematische Vorderansicht und zeigt die gesamte Konstruktion einer Anreiß-Vorrichtung zum Ausführen eines Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Seitenansicht der Anreiß-Vorrichtung aus 1.
3 ist ein Ansichtsschnitt in vergrößertem Maßstab eines Eindringkörpers (Indenters) aus Diamant, bereitgestellt für das Spitzenende eines Schneidwerkzeuges, das für die Anreiß-Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
4 ist ein Querschnitt des Diamanteindringkörpers aus 3 entlang der Linie IV-IV in derselben.
5 ist eine vergrößerte Draufsicht und zeigt Vertiefung und Riss, ausgebildet auf der Oberfläche eines Werkstückes durch Eindrücken des Diamanteindringkörpers über eine Schwingungsperiode des Schneidwerkzeuges.
6 ist eine vergrößerte Draufsicht einer durch Verwendung der Anreiß-Vorrichtung aus 1 ausgebildeten Anreißlinie.
7 ist ein Ansichtsschnitt in einem vergrößerten Maßstab eines Eindringkörpers aus Diamant gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Querschnitt des Diamanteindringkörpers aus 7 entlang der Linie IIIV-IIIV im Falle eines Schnittes in einer Normalebene zu der Mittelachse desselben.
9 ist ein Querschnitt des Diamanteindringkörpers aus 7 entlang der Linie IX-IX im Falle eines Schnittes in einer horizontalen Ebene.
10 ist eine Ansicht eines Diamanteindringkörpers entsprechend dem aus 8, jedoch ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellend.
11 ist eine Ansicht eines Diamanteindringkörpers entsprechend dem aus 9, jedoch das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellend.
12 ist eine Ansicht eines Diamanteindringkörpers entsprechend dem aus 8, jedoch ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellend; und
13 ist eine Ansicht eines Diamanteindringkörpers entsprechend dem aus 9, jedoch das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellend.
1 und 2 zeigen eine Anreiß-Vorrichtung zum Ausführen eines Anreiß-Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Weiterhin ist zu beachten, dass hierin verwendete Ausdrücke zur Angabe von Richtungen, Positionen und ähnlichem, wie zum Beispiel "vertikal", "rechts", "obere(r)" und ähnliche, zur Veranschaulichung oder für tatsächliche Anwendung verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst die Anreiß-Vorrichtung eine Trägerplatte (ein Trägergestell) 1, vertikal angeordnet, und einen Anreißkörper 10, der von der Trägerplatte 1 durch einen Verschiebemechanismus 2 in vertikaler Richtung verschiebbar getragen wird.
Der Verschiebemechanismus 2 umfasst eine Führung 2a, die so an der Trägerplatte 1 befestigt ist, dass sie sich vertikal erstreckt, und ein Gleitstück 2b, das verschiebbar in vertikaler Richtung auf der Führung 2a gelagert ist. Vier Blattfedern 4 sind durch einen oberen und unteren Winkel 3 an dem Gleitstück 2b befestigt, und der Anreißkörper 10 hat einen Körperabschnitt 11, der auf den Blattfedern 4 gelagert ist.
Der Anreißkörper 10 umfasst den Körperabschnitt 11 mit einer in vertikaler Richtung gestreckten, kastenförmigen Konstruktion; einen Halter 12, der ebenfalls eine in vertikaler Richtung gestreckte, kastenförmige Konstruktion hat, so dass er in dem Körperabschnitt 11 untergebracht und in vertikaler Richtung genauestens verschoben werden kann; ein Schneidwerkzeug (Kopf- oder Widerlagerteil), das an dem unteren Ende (der Stirnseite) des Halters 12 befestigt ist; und ein Schwingung erzeugendes Konstruktionsteil 14, das in dem Halter 12 untergebracht ist und eine sich in vertikaler Richtung erstreckende Konstruktion aufweist. Das Schwingung erzeugende Konstruktionsteil 14 umfasst (einen) Piezoaktuator(en) oder ähnliches zum Erzeugen und Anlegen von Schwingungen an den Halter 12 in vertikaler (axialer) Richtung.
Das Schwingung erzeugende Konstruktionsteil 14 hat eine Mittelachse gemeinsam mit den Achsen des Körperabschnittes 11 und des Halters 12, wobei die Mittelachse (Mittellinie) in 1 zum Beispiel als L gezeigt ist, und die Schwingung wird entlang dieser Axiallinie L angelegt. Das Schwingung erzeugende Konstruktionsteil 14 hat ein unteres Ende, das an eine untere Fläche 12a (Widerlagerfläche) eines Innenraumes des Halters 12 anstößt. Der Halter 12 hat ebenfalls ein oberes Ende, das auf einem Führungsteil 15 gelagert ist, so dass das obere Ende des Körperabschnittes 11 in der Achse entlang der Mittelachse, d.h. in der Schwingungsrichtung, genauestens verschoben werden kann. Das untere Ende des Halters 12 lagert auf einer Blattfeder 16, die sich zu dem Körperabschnitt 11 hin erstreckt, und einer sphärischen Kugel 17 (als Vorspannung aufbringendes Teil), die aus einem elastischen Material, wie zum Beispiel aus Gummi oder Harz, ausgebildet ist, und die Kugel 17 ist zwischen einer Aufnahmeplatte 18, die an dem Körperabschnitt 11 befestigt ist, und dem Halter 12 angeordnet. Die Kugel 17 drückt den Halter 12 durch ihre elastische Rückstellkraft nach oben und bringt dabei die Vorspannung (eine Kraft in axialer Richtung zum Zusammendrücken des Schwingung erzeugenden Konstruktionsteiles 14) auf das Schwingung erzeugende Konstruktionsteil 14 zwischen der Bodenfläche 12a des Innenraumes des Halters 12 und einer Stellschraube 15a, die an das Führungsteil 15 angeschraubt ist, auf.
Der Halter 12 hat ein Paar unterer Erweiterungen in Gabelform, die sich so erstrecken, dass sie die Blattfedern 16 überspreizen, und das Widerlagerteil oder Schneidwerkzeug 13 ist über ein Anbauteil, das in einem Montagewinkel in Bezug auf den Halter 12 einstellbar ist, an den paarweise bereitgestellten Erweiterungen des Halters 12 angebracht. Das Schneidwerkzeug 13 ist in einer Position im Wesentlichen auf der Mittelachse L des Körperabschnittes 11 und des Schwingung erzeugenden Konstruktionsteiles 14 angebracht. Das Schneidwerkzeug 13 umfasst einen Basisabschnitt 13a mit einer Kegelform und einem feinen Spitzenende, das sich nach unten erstreckt, und einen Eindringkörper (Indenter) 20, der aus einem Diamant ausgebildet ist, der an dem unteren Endabschnitt das Basisabschnittes 13a befestigt ist. Der Diamanteindringkörper 20 hat im Wesentlichen eine vierseitige Pyramidenform und stellt einen Schneidwerkzeug-Spitzenabschnitt dar.
Die Anreiß-Vorrichtung umfasst weiterhin einen Tisch 30 für horizontale Abstützung des Werkstückes 50 und einen Bewegungsmechanismus (oder Antriebsmechanismus) 40 für horizontale Bewegung der Trägerplatte 1 und damit Bewegung des Anreißkörpers 10 in horizontaler Richtung durch den Verschiebemechanismus 2 und die Blattfedern 4.
Die charakteristischen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden unten und unter Bezugnahme auf 3 und 4 weiter beschrieben.
Der Diamanteindringkörper 20 hat die vierseitige Pyramidenform mit einem wie in 3 gezeigt nach unten gerichteten Scheitelpunkt 20a, und vier (eine erste bis vierte) Firstlinien 21 bis 24 erstrecken sich von diesem Scheitelpunkt 20a aus. Der Diamanteindringkörper 20 hat keinen quadratischen Bodenabschnitt, das heißt keine quadratische Schnittansicht entlang einer Ebene parallel zu der Werkstückoberfläche, und wenn eine Axiallinie, die durch eine Schnittlinie einer Ebene mit entgegengesetzten Firstlinien 21 und 22 und einer Ebene mit entgegengesetzten Firstlinien 23 und 24 ausgebildet wird, eine Mittelachse (Mittellinie) 25 ist, ist ein von dieser Mittelachse 25 und der ersten Firstlinie 21 gebildete Winkel θ 1 der kleinste Winkel, und der durch die Mittelachse 25 und die zweite Firstlinie 22 gebildete Winkel θ 2 ist der größte Winkel, wohingegen die durch die Mittelachse 25 und die dritte Firstlinie 23 sowie durch die Mittelachse 25 und die vierte Firstlinie 24 gebildeten Winkel zueinander gleich sind und in dem Bereich zwischen den Winkeln θ 1 und θ 2 liegen.
Die Mittelachse 25 ist koaxial mit bzw. parallel zu der Mittelachse L des Körperabschnittes 11 und rechtwinklig zu der Oberfläche 50a des Werkstückes 50. Aufgrund dieser Anordnung ist ein durch die erste Firstlinie 21 und die Werkstückoberfläche 50a gebildeter Winkel θ α der größte Winkel, und der von der zweiten Firstlinie 22 und der Werkstückoberfläche 50a gebildete Winkel θ β ist der kleinste Winkel. Wie oben erwähnt, und da der Diamanteindringkörper 20 keine genaue vierseitige Pyramidenform hat, hat eine Querschnittsform einer horizontal geschnittenen Ebene (einer zu der Werkstückoberfläche 50a parallelen Ebene) ebenfalls keine genaue vierseitige Pyramide und hat eine in 4 gezeigte Form.
Ein unter Nutzung der Anreiß-Vorrichtung der oben genannten Konstruktion durchgeführtes Anreiß-Verfahren wird wie folgt ausgeführt:
Zuerst wird das Werkstück 50 auf dem Tisch 30 platziert und in eine waagerechte Lage gebracht. In diesem Zustand wird der Anreißkörper 10 auf der Werkstückoberfläche 50a platziert, und danach wird eine Hochfrequenzspannung an das Schwingung erzeugende Konstruktionsteil 14 angelegt. Der Anreißkörper 10 wir danach entlang einem vorbestimmten Ort, wie zum Beispiel einer Linie (in einer Richtung des Pfeils X (die Vorschub- oder Bewegungsrichtung) in 1) bewegt, das heißt, der Anreißkörper 10 wird relativ entlang der Werkstückoberfläche 50a bewegt (vorgeschoben).
Das Schneidwerkzeug 13 wird stets mit einer Andrückkraft (statischer Druck) angelegt, um die Werkstückoberfläche 50a zu drücken, und diese Andrückkraft geht von einem Eigengewicht des Anreißkörpers 10 in diesem Ausführungsbeispiel aus. Das Schwingung erzeugende Konstruktionsteil 14 unterliegt abwechselnder Dehnung und Kontraktion in der axialen Richtung desselben, wenn die Hochfrequenzspannung daran angelegt wird, und entsprechend der abwechselnden Dehnung/Kontraktion (Rückstellbewegung) des Schwingung erzeugenden Konstruktionsteiles 14 wird die Schwingung des Halters 12 durch das Schneidwerkzeug 13 auf das Werkstück 50 übertragen. Im Ergebnis dessen drückt das Schneidwerkzeug periodisch die Werkstückoberfläche 50a (stößt an diese an und klopft diese), während es entlang der Werkstückoberfläche 50a bewegt wird, wobei eine Anreißlinie auf derselben ausgebildet wird.
Detaillierter drückt in dem Verfahren der Ausbildung der Anreißlinie der an dem Spitzenende des Schneidwerkzeuges 13 befestigte Diamanteindringkörper 20 die Werkstückoberfläche 50a bei jeder Schwingung des Schneidwerkzeuges 13, und entsprechend diesem Drücken des Diamanteindringkörpers 20 wird wie in 5 gezeigt eine Vertiefung 55 als plastisch deformierter Abschnitt ausgebildet. Diese Vertiefung 55 hat eine rechtwinklige Form entsprechend der in 4 gezeigten horizontalen Querschnittsform des Diamanteindringkörpers 20 sowie abgewinkelte Abschnitte 55a bis 55d entsprechend der ersten bis vierten Firstlinie 21 bis 24 des Diamanteindringkörpers 20. Einmaliges Drücken des Diamanteindringkörpers 20 bildet einen Mikroriss in der äußeren Schicht aus, der sich von der Vertiefung 55 aus erstreckt. Wie weiter oben erwähnt, hat die auf das Werkstück 50 wirkende Stoßbeanspruchung wie in 5 gezeigt eine Richtwirkung, da die Winkel der Firstlinien 21 bis 24 in Bezug auf die Werkstückoberfläche 50a voneinander unterschiedlich sind, und es wurde experimentell festgestellt, dass sich die Mikrorisse 56 und 57 in der äußeren Schicht vorwiegend von den abgewickelten Abschnitten 55a und 55b entsprechend den Firstlinien 21 und 22 der Vertiefung 55 aus erstrecken und dass sich diese Risse 56 und 57 in entgegengesetzten Richtungen erstrecken und dass der Riss 56 entsprechend der Firstlinie 21 länger ist als der Riss 57 entsprechend der Firstlinie 22.
In der vorliegenden Erfindung wird die Anreißlinie genau ausgebildet, indem die Spezifizität der Ausdehnungsrichtungen der Risse 56 und 57 genutzt wird, die entsprechend dem Unterschied zwischen den Winkeln erzeugt werden, die durch die Firstlinien 21 bzw. 22 und die Werkstückoberfläche 50a gebildet werden. Wenn der Diamanteindringkörper 20 an dem Basisabschnitt 13a des Schneidwerkzeuges 13 befestigt wird, wird die Ausrichtung des Diamanteindringkörpers 20 so eingestellt, dass die Firstlinien 21 und 22 in entgegengesetzter Weise entlang der Vorschubrichtung X ausgerichtet werden. Auf diese Weise erstrecken sich die Risse 56 und 57 wie in 6 gezeigt in der Vorschubrichtung X, das heißt entlang des sich bewegenden Ortes des Schneidwerkzeuges 13.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es ebenfalls möglich, den Riss 56 sicher sich auf die Vertiefung 55 zu erstrecken zu lassen, die kurz vor dem Riss 56 ausgebildet wurde, der sich in Verbindung mit der ersten Firstlinie 21 durch Ausrichtung der zweiten Firstlinie 22 zu der Vorschubrichtung X hin und durch Positionieren der ersten Firstlinie 21 auf einer Position entgegengesetzt zu der Vorschubrichtung X länger ausdehnt. Dies beruht auf dem Umstand, dass eine innere Spannung an einem Abschnitt nahe der Vertiefung 55 aufgebaut wird, um den Riss 56 zu führen.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel und wie in 6 gezeigt wird eine Vielzahl von Vertiefungen 55, eine jede ausgebildet durch den Drückvorgang des Schneidwerkzeuges 13, der durch eine periodische Schwingung desselben bewirkt wird, entlang der Schneidwerkzeug-Vorschubrichtung 13 jeweils mit einem Abstand dazwischen ausgebildet. Die Anreißlinie 60 wird durch Verbinden der Risse 56 und 57, die sich von den jeweiligen Vertiefungen 55 aus erstrecken, ausgebildet. Das heißt, bei diesem Verfahren der Ausbildung der Anreißlinie wird der Riss 57, der sich von einer in der Schneidwerkzeug-Vorschubrichtung bei dem vorangehenden Drückvorgang ausgebildeten Vertiefung 55 aus erstreckt, mit dem Riss 56 verbunden, der sich von einer anderen in der zu der Schneidwerkzeug-Vorschubrichtung umgekehrten Richtung in dem nächstfolgenden (diesem) Bearbeitungsvorgang ausgebildeten Vertiefung erstreckt. Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird die Anreißlinie durch Wiederholen der genannten Vorgänge ausgebildet.
Die Bedingungen für das Ausbilden der Anreißlinie 60 gemäß dem Anreiß-Verfahren der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben.
Wenn die Vorschubgeschwindigkeit des Schneidwerkzeuges mit V (mm/s) bezeichnet wird und wenn die Schwingungsfrequenz mit F (s') bezeichnet wird, wird ein Vorschubbetrag S des Schneidwerkzeuges 13 pro Schwingungsperiode mit der folgenden Gleichung ausgedrückt. S(μm) = (V/F) × 1000.
Wenn weiterhin die Länge der Vertiefung 55 in der Vorschubrichtung L (μm) ist, ist die Gesamtlänge der Risse 56 und 57 ΔL, wird der Vorschubbetrag S für das Ausbilden der Anreißlinie 60 durch die folgende Gleichung ausgedrückt. L<S≤L+ΔL, wobei die Längen L und ΔL durch den statischen Druck des Schneidwerkzeuges 13, die Schwingungslast und die Form des Diamanteindringkörpers 20 bestimmt werden.
Weiterhin werden bei dem oben erwähnten Anreiß-Verfahren Risse auch von den Vertiefungen 55 ausgebildet, und die auf der äußeren Schicht ausgebildeten Risse 56 und 57 werden auch in der Dickenseite derselben ausgebildet. Das Werkstück 50, auf dem die Anreißlinie 60 ausgebildet wird, wird von dem Tisch 3 entfernt, und das Werkstück 50 wird danach entlang der Anreißlinie 60 durch eine – nicht gezeigte – Brechvorrichtung oder ähnliches gebrochen.
Das wie beschrieben entlang der Anreißlinie 60 gebrochene Werkstück 50 hat eine sehr glatte gebrochene Oberfläche, da sich die Risse 56 und 57 entlang der anzureißenden Linie erstrecken, so dass sich der längere Riss 56 genau entlang der Anreißlinie 60 erstreckt und die Vertiefungen 57 nicht durchgehend ausgebildet werden und voneinander getrennt sind.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es wünschenswert, dass die Differenz zwischen den Winkeln θ α und θ β, die von der ersten und der zweiten Firstlinie 21 und 21 und der Werkstückoberfläche 50a gebildet werden, in dem Bereich von 1 ° bis 10° liegt. In dem Fall von weniger als 1 ° bzw. von mehr als 10° dehnen sich die Risse 56 und 57 unbeständig aus.
Weiterhin ist zu beachten, dass wenngleich das Verfahren der Ausbildung der Anreißlinie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel für den Fall der Ausbildung einer geraden Anreißlinie 60 beschrieben worden ist, die vorliegende Erfindung auch für die Ausbildung einer gekrümmten Anreißlinie gilt, und in einem solchen Fall ist die Vorschubrichtung des Schneidwerkzeuges eine tangentiale Richtung der Kurve.
Das heißt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann ein Diamanteindringkörper (Indenter) 20' mit einer vierseitigen Pyramide mit einer quadratischen Bodenform (quadratische horizontale Querschnittsform) wie in 7 bis 9 gezeigt anstelle des Diamanteindringkörpers 20 ohne die oben genannte quadratische Bodenform verwendet werden.
Das heißt, unter Bezugnahme auf 8 hat der Diamanteindringkörper 20' einen quadratischen Querschnitt normal zu der Mittelachse 25 desselben, und durch die Firstlinien 21 und 22 und die Mittelachse 25 gebildete Winkel sind ebenfalls zueinander gleich. In einem Fall, in dem eine Anreißlinie durch Verwendung eines solchen Diamanteindringkörpers 20' ausgebildet wird, sind die Firstlinien 21 und 22 einander entgegengesetzt in der Vorschubrichtung X, und die Mittelachse 25 ist zu der Vorschubrichtung X hin geneigt, ohne mit der Normalen der Werkstückoberfläche 50a zusammenzufallen. Gemäß einer solchen Anordnung nehmen die Firstlinien 21 und 22 die gleiche Positionsbeziehung ein wie die des Diamanteindringkörpers 20 des früheren Ausführungsbeispiels. 9 zeigt eine Querschnittsform des Diamanteindringkörpers 20', wenn der Diamanteindringkörper 20' in einem solchen geneigten Zustand durch eine Ebene parallel zu der Werkstückoberfläche 50a geschnitten wird. Wenn dementsprechend die Werkstückoberfläche 50a durch den Diamanteindringkörper 20' in einer solchen geneigten Stellung gedrückt wird, können Vertiefungen und Risse mit Formen, die im Wesentlichen gleich denen der in 5 gezeigten Vertiefungen 55 und der Risse 56 und 57 sind, auf der Werkstückoberfläche 50a ausgebildet werden, wodurch die in 6 gezeigte Anreißlinie 60 ausgebildet wird. Wie weiterhin gut aus der Winkeldifferenz von 1 ° bis 10° zwischen den Winkeln θα und θβ in diesem Ausführungsbeispiel ersichtlich ist, soll die Winkeldifferenz vorzugsweise in einem Bereich von 0,5° bis 5° liegen.
In einem dritten Ausführungsbeispiel wie in 10 gezeigt kann ein anderer Diamanteindringkörper 20" verwendet werden, der eine rhombusförmige Querschnittsfläche in Bezug auf die Mittelachse 25 des Diamanteindringkörpers 20" wie in 10 gezeigt hat, wobei eine Langachse mit der Vorschubrichtung derselben übereinstimmt. In dem Fall, in dem die durch die Firstlinien 21 und 22 und die Mittelachse 25 gebildeten Winkel zueinander gleich sind, sind die Firstlinien 21 und 22 in der Vorschubrichtung X entgegengesetzt, und die Mittelachse 25 ist zu der Vorschubrichtung X hin geneigt, ohne mit der Normalen der Werkstückoberfläche 50a zusammenzufallen. Gemäß einer solchen geneigten Anordnung stellt die Querschnittsfläche des Diamanteindringkörpers 20", geschnitten in einer Ebene parallel zu der Werkstückoberfläche 50a, die in 11 gezeigte Form bereit, und die Winkelbeziehung zwischen den Firstlinien 21 und 22 und der Werkstückoberfläche 50a ist gleich der in dem früheren Ausführungsbeispiel.
In einem in 12 gezeigten vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann ein weiterer Diamanteindringkörper mit einer etwa elliptischen horizontalen Querschnittsform anstelle des Diamanteindringkörpers mit einer vierseitigen Pyramidenform verwendet werden. Das heißt, bei diesem Ausführungsbeispiel werden die erste und die zweite Firstlinie 21 und 22 durch Schneiden zweier gekrümmter Flächen ausgebildet. In einem Fall, in dem die durch die Firstlinien 21 und 22 und die Mittelachse 25 gebildeten Winkel zueinander gleich sind, sind die Firstlinien 21 und 22 in der Vorschubrichtung X entgegengesetzt, und die Mittelachse 25 ist zu der Vorschubrichtung X hin geneigt, ohne mit der Normalen der Werkstückoberfläche 50a zusammenzufallen. Gemäß einer solchen geneigten Anordnung stellt die Querschnittsform des in einer Ebene parallel zu der Werkstückoberfläche 50a geschnittenen Diamanteindringkörpers die in 13 gezeigte Form bereit, und die Winkelbeziehung zwischen den Firstlinien 21 und 22 und der Werkstückoberfläche 50a ist gleich der in dem früheren Ausführungsbeispiel.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Mittelachse des Diamanteindringkörpers auf verschiedene Arten geneigt. Das heißt, zum einen wird der Diamanteindringkörper so befestigt, dass die Mittelachse 25 in Bezug auf die Axiallinie das Basisabschnittes 13a des Schneidwerkzeuges geneigt werden kann; zum anderen kann das Anbauteil 19 in Bezug auf die zentrale Axiallinie L des Körpers 11 oder ähnlichem geneigt werden; und weiterhin kann die Mittellinie L in Bezug auf die Normale der Werkstückoberfläche 50a geneigt werden.
Weiterhin kann ein Werkstoff mit einer größeren Härte als die des Werkstückes als Werkstoff für das Spitzenende des Schneidwerkzeuges, d.h. des Widerlagerteiles, anstelle des Diamanteindringkörpers verwendet werden.
Darüber hinaus kann das Werkstück selbst anstelle des Anreißkörpers bewegt werden, um den Anreißkörper im Verhältnis zu dem Werkstück zu bewegen.
Weiterhin und im Gegensatz zu den oben erwähnten Ausführungsbeispielen kann der durch die erste Firstlinie 21 und die Werkstückoberfläche gebildete Winkel kleiner gewählt werden als der durch die zweite Firstlinie 22 und die Werkstückoberfläche gebildete Winkel. Wenngleich in einem solchen Fall die ausgebildete Anreißlinie im Vergleich zu der durch die oben erwähnten Ausführungsbeispiele ausgebildeten Anreißlinie nicht so fein oder glatt ist, kann eine Anreißlinie erreicht werden, die gegenüber einer durch das herkömmliche Anreiß-Verfahren ausgebildeten Anreißlinie bei weitem vorzuziehen ist.
Weiterhin werden die Vertiefungen so ausgebildet, dass sie an ihren abgewinkelten Abschnitten durchgehend sind, ohne dass sie mit einem Abstand zueinander oder in überlappender Form ausgebildet werden. Wenngleich in einem solchen Fall die ausgebildete Anreißlinie im Vergleich zu der durch die oben erwähnten Ausführungsbeispiele ausgebildeten Anreißlinie ebenfalls nicht so fein oder glatt ist, kann eine Anreißlinie erreicht werden, die gegenüber einer durch das herkömmliche Anreiß-Verfahren ausgebildeten Anreißlinie bei weitem vorzuziehen ist.

Claims

Anreiß-Vorrichtung zum Ausbilden einer Anreißlinie auf einer Oberfläche eines Werkstückes (50) aus einem harten, spröden Werkstoff, wie zum Beispiel Tafelglas, Keramikplatten oder ähnlichem, umfassend: einen Anreißkörper (10) mit einem Widerlagerteil (13) mit einem Spitzenden-Abschnitt (20a); ein Schwingung erzeugendes Konstruktionsteil (14) für periodisches Anlegen von Schwingungen an das Widerlagerteil (13), wobei der Spitzenden-Abschnitt desselben an die Oberfläche des Werkstückes anstößt; und Mittel (40) zum Bewegen des Anreißkörpers (10) im Verhältnis zu und entlang der Oberfläche des Werkstückes, um dabei eine Anreißlinie auf der Oberfläche des Werkstückes auszubilden, dadurch gekennzeichnet, dass: das Widerlagerteil wenigstens eine erste und eine zweite Firstlinie (21, 22) hat, die sich in Gebrauch in verschiedenen Winkeln erstrecken, in einem ersten Winkel (θα) bzw. in einem zweiten Winkel (θβ) in Bezug auf die Oberfläche des Werkstückes (50), und die in der Ebene liegen, die die Bewegungsrichtung des Anreißkörpers (10) entlang des Werkstückes enthält.
Anreiß-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Winkel (θα) größer ist als der zweite Winkel (θβ) und wobei die zweite Firstlinie (22) in der Bewegungsrichtung des Anreißkörpers (10) gerichtet ist und wobei die erste Firstlinie (21) in einer Richtung entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung der Anreiß-Vorrichtung gerichtet ist.
Anreiß-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Firstlinie (21) und die zweite Firstlinie (22) gleiche Winkel in Bezug auf die Mittelachse des Spitzenden-Abschnittes (20) des Widerlagerteiles haben und wobei die Mittelachse des Spitzenden-Abschnittes (20) in der Bewegungsrichtung des Anreißkörpers (10) geneigt ist, wobei der erste Winkel (θα) und der zweite Winkel (θβ) voneinander unterschiedlich sind.
Anreiß-Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, wobei der erste Winkel (θα) und der zweite Winkel (θβ) eine Winkeldifferenz in dem Bereich von 1 ° bis 10° aufweisen.
Anreiß-Verfahren zum Ausbilden einer Anreißlinie unter Verwendung der Anreiß-Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 4, wobei das Widerlagerteil durch periodische Schwingungen des Schwingungen erzeugenden Konstruktionsteiles (14) gegen die Oberfläche des Werkstückes (50) gedrückt wird, so dass eine Vielzahl von plastisch verformten Abschnitten (55) voneinander beabstandet auf der Oberfläche des Werkstückes ausgebildet wird und wobei Risse (56, 57) aus den plastisch verformten Abschnitten (55) an Abschnitten (55a, 55b) entsprechend der ersten und der zweiten Firstlinie (21, 22) so ausgebildet werden, dass sie sich in der Bewegungsrichtung des Anreißkörpers (10) erstrecken, wobei die Risse dadurch verbunden werden, um eine Anreißlinie (60) auszubilden.