ES2898636T3 - Método para cortar a forma una lámina de vidrio - Google Patents

Abstract

Un método para cortar a forma una lámina de vidrio, comprendiendo el método los pasos de colocar la hoja de vidrio en un plano de reposo; realizar al menos una línea de rayado que tiene al menos un tramo curvo en una superficie extendida de la lámina y luego romper la lámina a lo largo de dicha línea de rayado, caracterizado porque la rotura de dicha lámina se realiza utilizando al menos una bombilla que tiene al menos una fuente incandescente, dirigiendo el haz térmico emitido por la fuente incandescente hacia la línea de rayado en una superficie extendida de dicha lámina en la que se obtiene dicha línea de rayado o en una superficie extendida de dicha lámina opuesta a aquella en la que se obtiene dicha línea de rayado; generar un gradiente térmico entre las superficies opuestas de dicha lámina y un frente de rotura espontáneo en un punto de la línea de rayado únicamente con dicha bombilla, y desplazar dicha bombilla eléctrica y dicha lámina con respecto a cada una de ellas y a dicho haz térmico a lo largo de una trayectoria paralela o coincidente con dicha línea de rayado, provocando así el avance espontáneo gradual del frente de rotura de la lámina a lo largo de la línea de rayado.

Description

DESCRIPCIÓN

Método para cortar a forma una lámina de vidrio

La presente invención se refiere a un método para cortar a forma una hoja de vidrio.

Para el corte a forma de una hoja de vidrio, es decir, a lo largo de una línea de corte que tiene al menos un tramo curvo, se sabe que hay que hacer una línea de rayado en una superficie extendida de la hoja y forzar mecánicamente la hoja causando la rotura a lo largo de la línea de rayado.

Alternativamente, después del rayado, la porción de la hoja en la proximidad de la línea de rayado es calentada gradualmente mediante una llama desnuda, generalmente una llama de oxiacetileno, y luego enfriada inmediatamente con un fluido refrigerante, generalmente un fluido refrigerante o un gas. El enfriamiento repentino de la superficie de la lámina en contacto directo con el fluido refrigerante genera tensiones que provocan la rotura de la lámina a lo largo de la línea de rayado, prevaleciendo el debilitamiento localizado producido por la propia línea de rayado.

Este método de rotura, que no puede aplicarse a las láminas gruesas, se utiliza raras veces para las láminas finas, ya que el proceso de rotura es difícil de controlar, y por ello a menudo la rotura se produce de forma espontánea a lo largo de líneas de corte diferentes a las esperadas, provocando el inevitable rechazo de las piezas obtenidas.

Esto se debe principalmente a la presencia del fluido refrigerante que, por un lado, provoca un enfriamiento brusco, sometiendo así a la lámina a gradientes térmicos que varían a lo largo de la línea de rayado por efecto de la conductividad de la lámina de vidrio y, por otro lado, ensucia la propia lámina, que posteriormente debe ser limpiada. Además, el método de rotura descrito anteriormente no puede aplicarse al corte de las denominadas hojas de vidrio “recubiertas”, de las que al menos una superficie extendida está recubierta de polvos u óxidos metálicos, comúnmente conocidos como “de baja emisividad”, que serían inevitablemente eliminados o en todo caso dañados por los fluidos refrigerantes y por las llamas desnudas, y a las hojas de vidrio “laminado”, ya que la capa intermedia de material plástico presente en dichas hojas debe ser calentada y ablandada para ser cortada y los fluidos refrigerantes realizan una operación inversa.

Por último, parte del fluido utilizado inevitablemente se evapora o se dispersa en el entorno de trabajo, por lo que es necesario prever dispositivos de aspiración sincronizados con la rotura de las láminas.

Otras formas de cortar una lámina de vidrio se describen, por ejemplo, en US 2013/221053 A1 y en DE 10013688 A1, en CA 875961 A y US 2013/134200 A1 y en US6829910 B1.

El objeto de la presente invención es proporcionar un método para cortar a forma una lámina de vidrio, que permite resolver los problemas ilustrados anteriormente de manera sencilla y de costo razonable y, en particular, permite, con respecto a las soluciones conocidas, obtener un corte “en seco”, es decir, totalmente libre de líquidos o gases de calentamiento o enfriamiento, y sin utilizar llamas o líquidos de calentamiento de la lámina a cortar.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un método para el corte a forma de una hoja de vidrio, tal como se describe en la reivindicación 1.

La invención se describirá ahora con referencia a los dibujos adjuntos que ilustran realizaciones no limitativas de la misma, en los que:

La figura 1 muestra una máquina para cortar una lámina de vidrio según una realización preferida del método de la presente invención, de forma diagramática y sustancialmente en bloques;

La figura 2 muestra una vista en sección, a escala muy ampliada, de una realización preferida de un detalle de la figura 1;

La figura 3 es una figura similar a la figura 2 y muestra una variante de un detalle de la figura 2;

Las figuras 4 y 5 muestran las variaciones de temperatura en una hoja de vidrio monolítico y en una hoja de vidrio laminado cortada según el método de corte de la presente invención, respectivamente;

La figura 6 es una figura similar a la figura 2 y muestra una segunda realización preferida de un detalle de la figura 1; La figura 7 es una figura similar a la figura 6 y muestra una variante de un detalle de la figura 6;

La figura 8 muestra una vista en sección, a escala muy ampliada, de una tercera realización preferida de un detalle de la figura 1; y

La figura 9 muestra una vista en sección, a escala altamente ampliada, de una cuarta realización preferida de un detalle de la figura 1.

En la figura 1, el número de referencia 1 indica en conjunto una máquina para cortar una hoja de vidrio 2 a lo largo de una línea de corte 3 que tiene uno o más tramos curvos 3A y que se extiende a lo largo de las superficies extendidas opuestas 2A y 2b de la hoja 2.

La máquina 1 comprende un bastidor de soporte 4 que define un plano de reposo 5 para la hoja 2 y un dispositivo de accionamiento motorizado 5A para desplazar la hoja 2 sobre el plano de reposo 5 en una dirección 5B. En el ejemplo concreto descrito, el dispositivo 5A es del tipo de correa; alternativamente, puede ser del tipo con pinzas o ventosas móviles en la dirección 5B.

La máquina 1 comprende entonces un dispositivo de rayado de doble pórtico 6 de la hoja, que comprende por cada pórtico un dispositivo de rayado de rueda 6^a (conocido en sí mismo y no descrito en detalle) para realizar una línea de rayado 7 coincidente con la línea de corte 3, ya sea sólo en la superficie 2A o en las dos superficies 2A, 2B de una hoja de vidrio monolítica, o de nuevo, en cada una de las superficies 2A y 2B de una hoja de vidrio laminado. Alternativamente, según una variante, los dispositivos 16A se sustituyen por dispositivos de rayado láser.

La máquina 1 comprende además un conjunto de corte térmico 8 para calentar una zona de la lámina 2 dispuesta a lo largo de la línea de corte 3 y provocar la rotura gradual y espontánea de la propia lámina 2 y la formación de dos trozos de lámina 9 y 10, bien ya separados, en el caso de las láminas de vidrio monolíticas, o bien todavía unidos entre sí por la capa intermedia de material termoplástico, en el caso de las láminas de vidrio laminado.

De nuevo con referencia a la figura 1, el conjunto térmico 8 comprende una bombilla eléctrica 11, que se extiende sobre el plano de reposo 5 que mira a la superficie 2B de la hoja 2 en la línea de corte 3 en el uso.

Alternativamente, según una variante (no mostrada), la bombilla 11 se extiende por debajo del plano de reposo 5 y en posición mirando a la superficie 2A en el uso.

En ambos casos, la bombilla 11 comprende una carcasa 14 y está acoplada al bastidor 4 mediante un conjunto de accionamiento motorizado 12 (conocido en sí mismo y no descrito en detalle) para trasladarse en una dirección 13 paralela al plano de reposo 5, para desplazarse desde y hacia el plano de reposo 5 en una dirección vertical 15 ortogonal al propio plano de reposo 5 y para desplazarse en direcciones opuestas en una dirección 11A ortogonal a las direcciones 13 y 15 y paralela a la propia superficie de reposo 5.

La bombilla 11 es del tipo incandescente y comprende una fuente incandescente 18 rectilínea, anular o en forma de U, por ejemplo, del tipo de filamento, y emite, en el uso, un haz térmico 19 que diverge hacia la hoja 2 y que tiene un espectro continuo y una longitud de onda que varía entre 0,3 y 3 micras.

Preferentemente, pero no necesariamente, el conjunto térmico 8 comprende además un dispositivo 22 para concentrar el haz térmico 19 emitido por la fuente 18 y generar un haz térmico de salida 23 concentrado o convergente en un punto de enfoque 24 dispuesto sobre el plano 5. Según el grosor y las propiedades químicofísicas de la lámina 2, el punto de enfoque 24 está dispuesto, en el uso, dentro o fuera de la lámina 2 a lo largo de una línea ortogonal a las superficies 2A, 2B, en la superficie 2A o 2B e interseca la línea de corte o está dispuesto tangente a la propia línea de corte.

Con referencia a la figura 2, el dispositivo de concentración 22 comprende convenientemente un cuerpo reflectante cóncavo 25, preferiblemente con una sección elíptica o parabólica, que es preferiblemente simétrica con respecto al plano 25A. Alternativamente, según una variante, el cuerpo reflectante 25 no es simétrico con respecto al plano 25A, generando así un haz de salida asimétrico. Convenientemente, el cuerpo reflectante 25 aloja la fuente 18 dispuesta en un foco del propio cuerpo reflectante 25.

El cuerpo reflectante 25 tiene una abertura de salida 27A y, convenientemente, una geometría tal que intercepta y desvía la cantidad máxima del haz térmico 19 emitido por el filamento 18 en el mencionado punto de enfoque 24. En la condición en la que el punto 24 se sitúa en la superficie 2B, la temperatura de la lámina 2 alcanza un pico o un valor máximo en la superficie 2B y en la línea de corte y disminuye gradualmente hacia la superficie 2A. La figura 4 muestra la variación de la temperatura de una lámina de vidrio monolítica de diecinueve milímetros de grosor grabada sólo en la superficie 2B utilizando una bombilla 11 que tiene una potencia de aproximadamente 300 W. Como se muestra en dicha figura 4, la temperatura asume un valor máximo, aproximadamente constante, en una zona semicircular A cerca de la superficie 2B y para una profundidad P de 5 milímetros. El valor medido de tal temperatura máxima es igual a aproximadamente 120°C. La temperatura disminuye y luego alcanza una temperatura de aproximadamente 90°C en el centro de la hoja en una zona B y una temperatura de aproximadamente 70°C en una zona cercana a la superficie 2A.

La figura 5 muestra la variación de temperatura en una lámina de vidrio laminado 2 que comprende dos láminas de vidrio laterales H y K, ambas grabadas y de tres milímetros de espesor, y una capa intermedia S de material termoplástico de 0,38 milímetros de espesor, utilizando una bombilla 11 de una potencia de aproximadamente 300 W. Como se muestra en esta figura 5, la temperatura asume un valor máximo, aproximadamente constante, en una zona prácticamente rectangular A de espesor igual o muy cercano al espesor de la lámina de vidrio K frente a la bombilla 11. El valor medido de dicha temperatura máxima es igual a aproximadamente 130°C. A continuación, la temperatura disminuye bruscamente debido a que gran parte del calor es absorbido por la capa intermedia S, que se calienta promoviendo el distanciamiento posterior de las piezas 9, 10, para estabilizarse luego en la lámina H en un valor de aproximadamente 90°C para todo el espesor de la propia lámina H, a excepción de una capa superficial C en la que se mide una temperatura de aproximadamente 60-70°C.

El gradiente térmico generado entre las superficies 2A y 2B provoca la rotura de la lámina 2 a lo largo de la línea de rayado 7, y por tanto a lo largo de la línea de rotura 3, en un tiempo que varía de 120 a 140 segundos, en el caso de la lámina de vidrio monolítica, y de 30-50 segundos, en el caso de la lámina laminada.

La realización mostrada en la figura 3 difiere de la realización mostrada en la figura 1 únicamente en que dos bombillas 11 están provistas de dispositivos de concentración 22 respectivos dispuestos en partes opuestas del plano de reposo 5 y de la hoja 2 para enviar dos haces de salida opuestos 23 a la propia hoja 2. En una solución de este tipo, el conjunto 8 también puede no incluir los dispositivos de concentración 22. Siendo iguales las otras condiciones, la utilización de un par de bombillas 11 con o sin condiciones de dispositivos de concentración permite reducir considerablemente el tiempo de rotura con respecto a la solución de una sola bombilla. Específicamente, a modo de ejemplo, el envío de los dos haces opuestos sobre la hoja 2 permite reducir el tiempo de rotura entre un 30% y un 40% con respecto al caso de un único haz 23.

Según una variante mostrada en la figura 6, el dispositivo de concentración 22 comprende, además del cuerpo reflectante 25, al menos una lente de enfoque 28 convenientemente, pero no necesariamente, biconvexa, distinta del cuerpo reflectante 25 y dispuesta a lo largo del plano 25A para desviar parte del haz 19 procedente directamente de la fuente 18 y/o reflejado por el cuerpo reflectante 25 y enfocarlo en el punto de enfoque 24, como en el caso de la figura 6, o en otro punto de enfoque distanciado del propio punto de enfoque 24. Según otra variante mostrada en la figura 7, el cuerpo reflector 25 se sustituye por un par de pantallas reflectoras laterales cóncavas dispuestas en lados opuestos del plano 25A.

Convenientemente, las pantallas 35 tienen un extremo superior distanciado de la fuente 18, tienen concavidades respectivas enfrentadas entre sí y son especulares con respecto al plano 25A para desviar una parte 36 del haz de calentamiento 19 hacia la lámina de vidrio 2 y enfocarlo en el punto 24. Según otra realización (no mostrada), la lente 28 se sustituye por un conjunto de lentes adaptadas para recibir los rayos de calentamiento procedentes directamente de la fuente 18 o reflejados por las pantallas 35 y enfocarlos en uno o más puntos de enfoque dispuestos en la proximidad del punto de enfoque 24, por ejemplo, a lo largo del plano 25A.

El dispositivo de enfoque mostrado en la figura 6 difiere del dispositivo 22 en que carece del cuerpo reflectante 25 o de las pantallas 35. En esta solución, una parte 37 del haz de calentamiento 19 emitido por la fuente 18 y que interseca la lente 28 se enfoca en el punto 24. Convenientemente, la parte restante del haz de calentamiento 19 es reflejada por una capa 38 de material reflectante que rodea parcialmente la propia fuente 18.

La figura 9 muestra un conjunto de enfoque 40, que difiere de los conjuntos de enfoque 22 y 27 en que el cuerpo reflector 25 y la lente 28 definen parte del bulbo 16 de la bombilla 11 que encierra la fuente 18; en el ejemplo concreto descrito, la lente 28 está dispuesta hacia abajo del cuerpo reflector 25 en la dirección de avance del haz de calentamiento 19 para cerrar al menos parcialmente la abertura 27A. En esta solución, el cuerpo reflectante 25 enfoca la parte 42 del haz de calentamiento que no atraviesa la lente 28 a lo largo del punto de enfoque 24, que, en el ejemplo concreto descrito, está dispuesto adyacente o en contacto con la superficie 2B, mientras que la parte restante del haz de calentamiento 19 que atraviesa la lente 28 porque se dirige hacia la propia lente 28 o se refleja en la lente 28 por el cuerpo reflectante 25 es enfocada por la lente 28 en un punto de enfoque 33 que, en el ejemplo concreto descrito, está dispuesto cerca de la propia superficie 2A y, en todos los casos, distanciado del punto de enfoque 24 en una dirección ortogonal a las superficies extendidas 2A, 2B de la lámina 2.

En las soluciones que incluyen una única bombilla 11, se ha comprobado empíricamente que el tiempo de rotura y/o el calor necesario para la rotura pueden reducirse adicionalmente mediante la disposición de un cuerpo reflectante cóncavo 50 capaz de refractar la parte del haz térmico 23 que atraviesa la propia hoja 2 hacia la superficie 2A de la hoja 2 en la parte opuesta al plano de reposo 5 con respecto a la bombilla 11.

En el ejemplo concreto descrito, el cuerpo reflectante 50, que constituye parte del conjunto 8, es accionado por un dispositivo de accionamiento 51, conocido en sí mismo y no descrito en detalle, adaptado para desplazar el propio cuerpo reflectante 50 verticalmente desde y hacia la superficie 2A y horizontalmente en una dirección paralela 52 a la dirección 13 desde y hacia una posición de funcionamiento avanzada, a la que mira la bombilla 11.

En el uso, la bombilla 11 y el dispositivo de concentración se posicionan en un extremo de la línea de corte 3 prevista en caso de cortes abiertos o en un punto intermedio de la propia línea de corte en caso de cortes cerrados; la bombilla se enciende y se activa un frente de rotura en la hoja. La activación del frente de rotura requiere un tiempo que varía de 30 a 120 segundos para hojas de vidrio de un grosor que varía de 3 a 19 milímetros. Después de la activación de la rotura, la bombilla se desplaza gradualmente a lo largo de la línea de rayado o corte o a lo largo de un recorrido paralelo a las propias líneas de rayado o de corte a una velocidad que varía de 1 a 3 mm/s para las hojas de vidrio de espesor comprendido entre 3 y 19 milímetros y, en todos los casos, de manera que se produzca un avance continuo del frente de rotura a lo largo de la propia línea de corte.

En la máquina 1, dicho desplazamiento de la bombilla 11 y, por tanto, la propagación de la rotura a lo largo de la línea de corte se realiza combinando el desplazamiento de la bombilla en la dirección 11A y la traslación de la hoja 2 en la dirección 5B.

Según una variante, la bombilla 11 es transportada por un brazo articulado motorizado (conocido en sí mismo), adaptado para desplazar la bombilla 11 y el respectivo dispositivo de concentración, cuando está presente, a lo largo de la línea de corte 3 manteniendo la hoja 2 estacionaria en el plano de reposo 5.

De lo anterior se desprende que la concentración de un haz térmico a lo largo de al menos un punto de enfoque que puede intersecar la propia lámina o no permite, incluso con bombillas de potencia relativamente baja, como las bombillas incandescentes descritas, obtener la rotura espontánea de la lámina en poco tiempo y con una calidad de producto acabado comparable, y en algunos casos mejor, a la de las piezas obtenidas con los métodos de rotura tradicionales. Los tiempos de rotura aumentan considerablemente e incluso se duplican en ausencia del dispositivo de concentración del haz emitido por la fuente térmica 18.

La calidad de las piezas 9 y 10 puede ser en algunos casos mejor cuando el rayado se realiza mediante cabezales láser. En tales condiciones, el rayado ya produce un primer calentamiento de la lámina a lo largo de la línea de rayado y la bombilla incandescente 11 realiza un segundo calentamiento que provoca la rotura de la propia lámina. Por lo tanto, es evidente que en tales condiciones el calor que debe suministrarse por medio de la bombilla 11 es menor que el necesario en el caso de la lámina “fría”, es decir, marcada por medio de herramientas de rueda tradicionales, y por lo tanto las bombillas de menor potencia son suficientes para rotura al mismo tiempo. En cambio, las bombillas de mayor potencia permiten reducir el tiempo de rotura, es decir, aumentar las velocidades de propagación del frente de rotura. Además, con respecto a las soluciones conocidas, la rotura se produce en ausencia total de líquidos o gases/mezclas refrigerantes o caloríficas, ya que en la lámina 2 el gradiente térmico necesario para obtener la rotura de la lámina se obtiene simplemente mediante el envío de un haz térmico emitido por una fuente eléctrica incandescente que puede ser focalizado o no, por ejemplo, en función del grosor de la lámina.

Además, por lo anterior es evidente que los tiempos de rotura de las láminas pueden variar considerablemente según las características de la bombilla utilizada, y en particular en función de la potencia de la propia bombilla, la posición del punto o puntos de enfoque y el tipo de rayado, que pueden favorecer el disparo y el avance gradual del frente de rotura o no.

Finalmente, por lo anterior es evidente que el método de rotura descrito puede aplicarse también a cortes rectilíneos, en particular a cortes rectilíneos que se extienden posiblemente entre dos tramos curvos consecutivos.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un método para cortar a forma una lámina de vidrio, comprendiendo el método los pasos de colocar la hoja de vidrio en un plano de reposo; realizar al menos una línea de rayado que tiene al menos un tramo curvo en una superficie extendida de la lámina y luego romper la lámina a lo largo de dicha línea de rayado, caracterizado porque la rotura de dicha lámina se realiza utilizando al menos una bombilla que tiene al menos una fuente incandescente, dirigiendo el haz térmico emitido por la fuente incandescente hacia la línea de rayado en una superficie extendida de dicha lámina en la que se obtiene dicha línea de rayado o en una superficie extendida de dicha lámina opuesta a aquella en la que se obtiene dicha línea de rayado; generar un gradiente térmico entre las superficies opuestas de dicha lámina y un frente de rotura espontáneo en un punto de la línea de rayado únicamente con dicha bombilla, y desplazar dicha bombilla eléctrica y dicha lámina con respecto a cada una de ellas y a dicho haz térmico a lo largo de una trayectoria paralela o coincidente con dicha línea de rayado, provocando así el avance espontáneo gradual del frente de rotura de la lámina a lo largo de la línea de rayado.

2. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende realizar una línea de rayado respectiva en cada una de las superficies opuestas de la lámina de vidrio y dirigir un haz térmico respectivo hacia una o ambas de dichas líneas de rayado.

3. Un método según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque comprende dirigir el haz térmico emitido por una de dichas fuentes térmicas hacia al menos una zona de enfoque que interseca dicha lámina de vidrio y es atravesada por dicha línea de corte.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende concentrar el haz térmico emitido por dicha fuente térmica en un punto de enfoque que puede intersecar dicha lámina de vidrio o no.

5. Un método según la reivindicación 4, caracterizado porque dicho punto de enfoque está dispuesto dentro de dicha línea de rayado.

6. Un método según la reivindicación 4, caracterizado porque dicho punto de enfoque es tangente a una de dichas superficies extendidas de dicha lámina de vidrio.

7. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende interceptar al menos una parte de dicho haz térmico que atraviesa dicha lámina y reflejarlo de nuevo en la propia lámina.

8. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque la concentración de dicho haz térmico se realiza utilizando medios reflectantes que rodean al menos parcialmente dicha fuente térmica para desviar dicho haz térmico emitido sobre dicha fuente térmica.

9. Un método según la reivindicación 8, caracterizado porque la concentración de dicho haz térmico se lleva a cabo utilizando medios de enfoque que son diferentes y distintos de dichos medios reflectantes y desviando al menos una parte de dicho haz térmico directo o reflejado por dichos medios reflectantes y enfocándolo en otro punto de enfoque coincidente o distinto de dicho punto de enfoque.

10. Un método según alguna de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incluye precalentar dicha lámina con una fuente térmica diferente de dicha bombilla antes de generar dicho gradiente térmico con dicha bombilla.