JP2004506588A - 平板ガラス板を多数の矩形板に切断する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

所定縁端長の矩形板への切り離しを特徴的には、ガラスの破壊強度より大きい熱機械的応力を惹起するための追従冷却スポットと共に、レーザービームを切断線に沿って移動させ、また切断線の開始部に初期亀裂を機械的に生成させて行う。平板ガラス板（１）を先ず初期位置におき、多数の平行する第１の切断線（１〜３）を作る。その後、こうして切り離されている平板ガラス板（１）を９０°回転させ、部分板（２〜５）を移動して互いに離間する。このため、切断テーブルの各テーブル区分が各部分板に割り当てられる。この位置で、第１のカットに対して直角な数個の平行する第２カット（４〜９）が作られる。ここで、各部分板にはその先端縁に初期亀裂が付けられる。これにより、初期亀裂が板縁部に正確且つ最適に位置付けられた加工操作で切り離し工程が行われることになる。

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、各切断線の開始部に機械的生成の初期亀裂を生成し、ガラスの破壊強度を上回る熱機械的応力を切断線に沿って惹起するため、レーザービームを、これに随伴する冷却スポットと共に、切断線に沿って移動させることにより平板ガラス板を所定縁端長の複数の矩形板に切断する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平板ガラスを分離するための従来法では、ダイヤモンド又は極小切り込みホイールでガラスに先ず切り目線を入れ、こうしてできた弱点に沿って機械的外力を加えることによりガラスを破断するようにしている（これは、切り目線破断法として知られている）。この方法の欠陥は、切り目線を入れるため、粒子（破片）が表面から分離し、ガラスに付着して、例えば掻き傷を生ずることが有ることである。また、所謂「貝殻状」破面がカット縁に生じ、ガラスの縁部を凸凹にすることがある。更に、切り目入れによりカット縁に生じた微細亀裂がその機械的強度を低下させ、破損の危険を増す。
破片、貝殻状破面及び微細亀裂を回避する一方法は、熱的に発生された機械的応力を用いてガラスを切断することである。この方法では、ガラスに向けた熱源をガラスに対して一定の速度で移動させ、こうしてガラスに割れ目ができるほどの高い熱機械的応力を発生させる。熱エネルギーを局部的に、即ち通常の切断精度要求条件を満たす１ミリメーター以下の精度で位置付け得る熱源の要求特性を満たすのは、赤外線放射器、特殊ガスバーナー、特にレーザーである。レーザーは収束性、パワー制御性が良く、ビーム成形、即ちガラスに対する強度分布能力があることから、好適である。レーザーを用いれば、ガラスに先ず切れ目をレーザービームで入れ、次いでそれを機械的に割り、ガラスを通して焼灼、即ちかじり線又は初期亀裂とも呼ばれる機械的生成開始亀裂と共に、ビームでそれを切断することが可能である。本発明は後者の代替的切断方法に基づくものである。
収束レーザービームによる局所加熱と外部からの冷却とで、材料の破壊強度を上回る熱機械的応力を惹起させるこのレーザービーム切断法は、ＥＰ０８７２３０３Ａ２、ＤＥ６９３０４１９４Ｔ２、ＤＥ４３０５１０７Ｃ２等の種々の文献で開示されている。従って、ここで更に詳細に記載する必要は無い。
産業における数多くの応用のため、特に携帯電話、小型計算器等の最新の通信製品用の表示パネルの製造のため、所定縁端長のガラス矩形平板が必要とされる。これ等の矩形平板は方形平板を含むものであるが一般には、比較的大きな平板ガラス板を多数の矩形板に切断して作られる。この工程では、大きい平板ガラス板が先ず互いに平行する複数の第１切断線に沿って切断され、次いで第１のものとは９０°ずれた互いに平行する第２の切断線に沿って切断される。角度９０°で交差する切断線の交差点で規定される結果が所望の矩形板であり、平行する切断線の間隔が矩形板の夫々の縁端長を決定する。
大きい平板ガラス板を切り離すことにより矩形板を製造するこの方法では、方法上の理由で開始亀裂が機械的に、一般には極小切り込みホイールにより付けられることから、以下の問題が起こる。第１の切断線に開始亀裂を付けるに際し、極小切り込みホイールを切り離そうとする平板ガラス板の縁部に寸法上、正確に位置付ければ良いが、言い換えれば開始亀裂が最適に生じるようにすれば良いが、このことは９０°ずらした第２の切断線に対しては最早当たらない。その場合、極小切り込みホイールは上方から、互いに９０°で延びる二つの切断線の交差点に位置付けられなければならない。このことは極小切り込みホイールを適宜に厳密に動作する制御器を用いて極めて正確な、点単位の精度で位置決めすることを要するだけでなく、方法上の理由で、切断線の交差点に各々が集まる矩形板のコーナー部が全て損傷され得ると云うことを意味しなければならない。即ち、開始亀裂を、板への損傷が極めて少なくて済むように、第１の切断線の場合のように板の縁部に位置付けることが出来ず、上方から移動して、切断線の交差点に比較的浅く位置付けなければならないからである。
これ等の不利を克服するためには、矩形板を単一操作で通し切断し、個々の板に分離操作することは出来ない。即ち、矩形板を切り離す工程が中断されなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、二つの切断線に関してでも、板に対して大きな損傷を与えずに、単一操作で、即ち板を切り離す工程を中断せずに、第１の切断線に対する開始亀裂を位置付けるのに要するのと同様の手間で、開始亀裂を機械的に正確に位置決めることが出来るように上記の方法を行うこと、及びそれを実施する装置を具体化することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
各切断線の開始部に機械的生成の初期亀裂を生成し、ガラスの破壊強度を上回る熱機械的応力を切断線に沿って惹起するため、レーザービームを、これに随伴する冷却スポットと共に、切断線に沿って移動させることにより平板ガラス板を所定縁端長の複数の矩形板に切断する冒頭に記載の方法に基づく方法において、上記目的は本発明に従い、
平板ガラス板の縁部に、各切断線の開始部となる初期亀裂を生成し、基本位置にある平板ガラス板を、間隔が矩形板の一縁部の所定縁端長によって決定される複数の平行する第１の切断線に沿って切り離して複数の部分板を得、
このように切り離されている平板ガラス板を９０°回転させ、切り出された部分板を移動して、互いに所定距離離間させ、
各部分板の縁部に、各切断線の開始部となる初期亀裂を生成し、離間されている部分板を、第１の切断線に対して直角に延び、且つ間隔が、切断されて矩形板の寸法となる矩形板の他縁部の所定縁端長によって決定される第２の切断線に沿って切り離す工程を含んで達成される。
平板ガラス板をレーザービームで所定縁端長さの複数の矩形板に切断するための冒頭に記載の装置に関し、上記目的は本発明に従い、基体上に９０°回転自在に架設され、平板ガラス板を固着出来る切断テーブルを設け、この切断テーブルは複数のテーブル区分を備え、これ等のテーブル区分が基体上で互いに離間するように移動自在とした構成によって達成される。
本発明のこの構成によれば、レーザーでガラスを応力惹起切断するから、複数ガラス板を切り離す工程を中断することなく、単一操作で複数ガラス板を切り離し、個々の板片に切断することが可能となる。
本発明方法の一実施例によれば、平板ガラス板の外周部を各場合において切り落とし板として切り落とすようにすると、特に有利である。
本発明方法の一改良例によれば、初期亀裂が、刻入される特定のガラス縁部に面するまで降下され、次いでこの縁部に向かって移動され、そのかじり（わずかの傷を刻入すること）を開始するように制御移動される微小硬質金属切り込みホイールで生成されるようにすると、初期亀裂が特に正確に位置付けられる。
本発明装置の一実施例によれば、基体に二つのガイドレールが固定され、各テーブル区分が二つのトロリーに固定され、これ等のトロリーが駆動系により移動可能にガイドレールに受容されているように装置を構成すると、テーブル区分の離間移動を要求される精度で、且つ反復可能に行うことが出来る。
平板ガラス板と切り離し部分板を固着する真空系が既知のように、切断テーブルに割り当てられるようにすると良い。その場合、個別に起動自在な真空場が各テーブル区分に割り当てられるようにすると、特に有利である。その結果、所定寸法に切断された部分ガラスが個別に固定・分離出来るようになるので、真空でガラスが曲げられることによるレーザーカットへの負の影響を回避することが出来る。
レーザービーム切断においては、初期亀裂の正確な位置決めが極めて重要であることから、本発明の一特徴として、機械的初期亀裂を生成するため、移動における位置決めが可能な微小硬質金属切り込みホイールが設けられる。その場合、極小切り込み工具を一定速度で切断テーブルに向かって移動させると、切断テーブル面の均一性にむらが有ることは避けられないことから、特に薄ガラスの場合に、極小切り込み工具が切断テーブルに接触することの起こり得る危険を少なくするため、また切断中に切断レーザービームスポットに随伴する冷気がガラス板を持ち上げないようにするため、本発明の一特徴として、切断テーブルの９０°位置において、テーブル区分が互いに離間するように移動された状態で切断線に沿って陥入溝がテーブル区分に組み込まれる構成が採られる。こうして、ガラスに吹き付けられた冷気をこの溝を介して逃がすことが出来、極小切り込みガラス板の下に有っても、極小切り込みホイールをこの溝内に安全に沈めることが出来る。
以下、図面に示す例示的実施例に付き、本発明を更に詳細に説明する。
【０００５】
【実施態様】
図１はその両部Ａ及びＢにおいて、平板ガラス板１を複数、ここでは４個の矩形板に切断する本発明方法の基本原理を示す。第１の工程では、０°位置、即ちＡ部で示す平板ガラス板１の基本位置において、開始亀裂、即ち一般には微小切り込みホイールで機械的に作られるかじり線１〜３に付随する３本の平行する切断線１〜３がレーザービーム切断で平板ガラス板にＸ方向に向けて入れられる。初期かじり線１〜３の各々は、その周りの部分における平板ガラス板への損傷を最小にするため、平板ガラス板１の縁部に厳密に位置付けられるようにするのが良い。
レーザービーム切断は、例えば前述の引用文献で知られている。そこでは、所定のビーム輪郭と対応する切断スポットのレーザービームを切断線に沿って移動させている。平板ガラス板でレーザービームが発生する高温のため、切断しようとする平板ガラス板１に切断線に沿って熱機械的応力が惹起される。
この熱機械的応力を増大するため、冷却スポット形式の冷却をして、切断線に沿い、所定の間隔で切断スポットに追従させるようにする。この冷却スポットは切断スポットと同心状に位置付けて良く、例えばノズルを通して冷気又は気液混合物を吹き付けることにより作られる。初期かじり線が切断の開始点でガラスを弱化させているので、ガラスは生成された熱機械的応力のため、次に切断線に沿って亀裂する。
Ａ部のカット１〜３ができ、有効なガラス板二つ２、３と縁の切り落とし板二つ４、５ができたら、切り離されている平板ガラス板を９０°回転し、Ａ部の切断線１〜３と角度９０°で交差するＸ方向に再び向けて更に３本の切断線を定める。
次に、第１の切断から得られた有効ガラス板２、３に対する初期亀裂、即ち初期かじり線を、前にできたレーザーカット１〜３のガラス縁部に入れなければならない。この初期亀裂を最小にし、ガラスの損傷が必要不可欠な点でのみ生ずるようにするため、本発明においては、これ等の初期かじり線を入れる前に、第１の切断操作でできた有効ガラス板２、３と周辺部の切り落とし板４、５とを所定距離まで夫々互いに離間移動させる。この状況をＢ部に示す。この離間移動が精度損失無く達成されるように、これを極めて厳密に、且つ反復可能に行う。
同一参照番号を付した付随初期かじり線に対して、第２の平行カット４、６、８をレーザービームで得ることにより、有効ガラス板３は矩形板二つ３Ａ、３Ｂと周辺部の切り落とし板二つ６Ａ、６Ｂに分離される。従って、有効ガラス板２も、同一参照番号を付した付随開始かじり線に対し、第２の平行カット５、７、９をレーザービームで得ることにより、矩形板二つ２Ａ、２Ｂと周辺部の切り落とし板二つ７Ａ、７Ｂに切り離される。このようにして、切り離し工程を中断しない単一操作で、初期刻入のかじり線点にのみ、後での板の使用に支障のない不可避の最小損傷があるだけの、所定縁端長の矩形板４枚２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂができる。
【０００６】
図２は、本発明の上記方法を実施するための本発明の切断装置を、図１Ａ部と同様の０°位置で示している。この切断装置には床板８が有り、その上に切断テーブル９が架設され、その上に切り離される図１の平板ガラス板が負圧印加にて固着されている。
この切断テーブルには、図１に関して既述のように切断される部分ガラス板２〜５に適合するテーブル区分９Ａ〜９Ｄ（線影付きで図示）が備わる。これ等のテーブル区分は数と寸法が、被切断部分ガラス板の数と縁端長に適合していなければならない。
床板８には２個の平行ガイドレール１０、１１が固定され、その各々に４個のトロリー１２が案内されるように設けられているが、簡明のためこれ等のトロリーの一部にのみ参照番号が付されている。各テーブル区分９Ａ〜９Ｂは一対のトロリー１２に連結され、各テーブル区分が基本位置ではＹ方向、９０°回転後はＸ方向にガイドレール１０、１１上を移動するようになっている。
テーブル区分９Ａ〜９Ｄの好適な実施例において、各々に個別起動可能な真空場が割り当てられるようにすると、加工後にできた部分ガラス板が個別に固定・分離出来るようになるので、真空でガラスが曲げられることによるレーザーカットへの負の影響を回避することが出来る。
テーブル区分の移動は種々の形式の駆動機構、例えば空気圧又は油圧駆動系、電気モーターにより、或いは昇降装置を用いて電磁的に行うことが出来る。
切断テーブル９の、図２に示す基本位置において、図１Ａに示した最初のカット三つ１〜３を付随開始かじり線に対し、テーブル区分間の接触線に沿って作る。即ち、例えばカット１はテーブル区分９Ａとテーブル区分９Ｂ間の接触線に沿って延びるように付けられる。各場合に、開始かじり線は平板ガラス板１の左側縁から横向きに位置付けられ、ガラスの上下面への損傷が最小になるようにする。
【０００７】
図１Ｂのカット４〜９を生成するために３本のカッティングラインを作るため、切断テーブルを９０°回転した位置にある切断装置を図３に示す。図３の９０°位置における切断方向は、再びＸ方向である。部分板２及び３に対しても縁部から横方向に開始かじり線を作れるようにするため、当該テーブル区分９Ｂ及び９Ｃ、同様に切り落とし部分板４、５に対する隣接テーブル区分９Ａ及び９Ｄは、互いに所定間隔で離間するようにＸ方向に移動されて、開始かじり線を作るのに通常用いられる微小カッティングホイールがテーブル区分間を、次いでガラスの当該縁部に向かって移動出来るようにする。
【０００８】
図４は、平板ガラス板１に作ろうとする切断線の直下にテーブル区分と一体に溝１３を設けた本発明の切断装置の好適な変更例を、図３のテーブル区分、例えばテーブル区分９Ｂの面端に向かって見た拡大詳細図で示す。これ等の溝は一般には、寸法を約２ｍｍｘ１ｍｍとする。こうして、平板ガラス板１にカットが出来始めると、レーザ−ビーム切断スポットに付随する冷気をガラス面の下の溝を介して逃がすので、冷気が切断された部分板を持ち上げないようにすることが出来る。更に、薄いガラスの切断時に、極小硬質金属ホイール等のかじり工具１４を、ガラスへの切り目の刻入開始に伴って切断テーブルに接触する危険を伴わずに、溝１３に陥入させることが出来る。実際、切断テーブル面の不均一性にむらが有ることは避けられないことから、平板ガラス板が十分薄い場合、かじり工具１４の位置が固定されていても、かじり工具が平板ガラス板１の下にまで下がってしまい、溝が無い場合には切断テーブルを損傷し、かじり工具がなまくらになってしまうことが有る。
【図面の簡単な説明】
【図１】
Ａ及びＢ両部において、機械的初期亀裂と共にレーザービーム切断加工を用いて平坦ガラス板を複数の矩形板に切断することの基本原理を示すもので、Ａ部に示す平板ガラス板の基本位置において矩形の一縁に沿う第１の切断線と、Ｂ部に示す９０°回転後の平板ガラス板の位置において矩形の他縁に沿う第２の切断線が用いられる。
【図２】
本発明の切断装置の好適な例示的実施例を示し、９０°回転自在な切断テーブルをその基本位置で示し、この回転台は、基体上に取り付けられたガイドレールとトロリーを介して移動自在な複数のテーブル区分を有するように構成される。
【図３】
９０°位置にある図２の切断テーブルを示す。
【図４】
切断線に沿ってテーブル区分と一体に溝が組み込まれた実施例を示す。

Claims (9)

1. 各切断線の開始部に機械的生成の初期亀裂を生成し、ガラスの破壊強度を上回る熱機械的応力を切断線に沿って惹起するため、レーザービームを、これに随伴する冷却スポットと共に、切断線に沿って移動させることにより平板ガラス板（１）を所定縁端長の複数の矩形板（２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ）に切断する方法であって、
   平板ガラス板（１）の縁部に、各切断線の開始部となる初期亀裂を生成し、基本位置にある平板ガラス板（１）を、間隔が矩形板の一縁部の所定縁端長によって決定される複数の平行する第１の切断線に沿って切り離して複数の部分板（２〜５）を得、
   このように切り離されている平板ガラス板（１）を９０°回転させ、切り出された部分板（２〜５）を移動して、互いに所定距離離間させ、
   各部分板（２〜５）の縁部に、各切断線の開始部となる初期亀裂を生成し、離間されている部分板（２〜５）を、第１の切断線に対して直角に延び、且つ間隔が、切断されて矩形板（２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ）の寸法となる矩形板の他縁部の所定縁端長によって決定される第２の切断線に沿って切り離す工程を含む方法。
2. 上記各場合に、平板ガラス板（１）の外周部が切り落とし板（４、５、６Ａ、７Ａ、７Ｂ）として切り離される請求項１に記載の方法。
3. 初期亀裂が、刻入される特定のガラス縁部に面するまで降下され、次いでこの縁部に向かって移動され、その刻入を開始するように制御移動される微小硬質金属切り込みホイールで生成される請求項１又は２に記載の方法。
4. 平板ガラス板（１）をレーザービーム切断装置により所定縁端長の複数の矩形板に切り離す装置であって、基体（８）上に９０°回転自在に架設され、平板ガラス板を固着出来る切断テーブル（９）を有し、この切断テーブルは複数のテーブル区分（９Ａ〜９Ｄ）を有し、これ等のテーブル区分が基体（８）上で互いに離間するように移動自在である装置。
5. 基体（８）に二つのガイドレール（１０、１１）が固定され、各テーブル（９Ａ〜９Ｄ）区分が二つのトロリー（１２）に固定され、これ等のトロリーが駆動系により移動可能にガイドレール（１０、１１）に受容されている請求項４に記載の装置。
6. 平板ガラス板（１）と切り離し部分板（２、３；２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ）を固着する真空系が切断テーブル（９）に割り当てられている請求項４又は５に記載の装置。
7. 個別に起動自在な真空場が各テーブル区分に割り当てられている請求項６に記載の装置。
8. 機械的初期亀裂を生成するため、移動における位置決めが可能な微小硬質金属切り込みホイール（１４）が設けられている請求項４〜７の何れか一つに記載の装置。
9. 切断テーブルの９０°位置において、テーブル区分が互いに離間するように移動された状態で切断線に沿って陥入溝（１３）が（９Ａ〜９Ｄ）に組み込まれている請求項４〜８の何れか一つに記載の装置。

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