JP2007076953A - Method and device for cutting glass plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラス板の切断方法及びガラス板切断装置に関する。 The present invention relates to a glass plate cutting method and a glass plate cutting apparatus.
従来、ガラスの切断方法として、切り筋を形成させたガラス表面に応力を付与してガラスを切断する割断や砥粒を用いてガラスを切断する砥粒加工に代表される機械加工、及びレーザや放電によりガラスを切断する物理加工が知られている。さらに、機械加工としての砥粒加工では、砥粒を固定させた回転体を用いてガラスを切断する固定砥粒加工や、砥粒の噴射によりガラスを切断する遊離砥粒加工等が用いられている。
しかしながら、割断による切断では、切断面にチッピングが発生することにより切断面を鏡面に形成することができず、チッピングを砥石で削り落とす面取り処理が必要となり作業が煩雑になるという問題点がある。また、レーザ等を用いた物理加工では、レーザによる加熱部を急冷して該加熱部から亀裂を発生及び成長させることによりガラス板を切断するが、ガラス板の幅が小さい値、例えば5.0mm以下である場合は、加熱部から亀裂を発生させることができず、切断面を鏡面に形成することができない。 However, in the cutting by cleaving, since the chipping occurs on the cut surface, the cut surface cannot be formed into a mirror surface, and there is a problem that a chamfering process in which the chipping is scraped off with a grindstone is required and the work becomes complicated. In physical processing using a laser or the like, a glass plate is cut by rapidly cooling a laser heating portion and generating and growing cracks from the heating portion. However, the glass plate has a small width, for example, 5.0 mm. When it is below, a crack cannot be generated from a heating part and a cut surface cannot be formed in a mirror surface.
本発明の目的は、切断面を鏡面に形成しつつガラス板を容易に切断することができるガラス板の切断方法及びガラス板切断装置を提供することにある。 The objective of this invention is providing the cutting method and glass plate cutting device of a glass plate which can cut | disconnect a glass plate easily, forming a cut surface in a mirror surface.
上記目的を達成するために、請求項1記載のガラス板の切断方法は、ガラス板の所定の位置に引張り応力を付与する応力付与ステップと、前記引張り応力が付与されたガラス板に予備亀裂を形成する予備亀裂形成ステップとを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the method for cutting a glass sheet according to claim 1 includes a stress applying step for applying a tensile stress to a predetermined position of the glass sheet, and a preliminary crack in the glass sheet to which the tensile stress is applied. And a preliminary crack forming step to form.
請求項2記載のガラス板の切断方法は、請求項1記載のガラス板の切断方法において、前記応力付与ステップは、所定の曲率半径を有する円筒部材の側面で前記ガラス板の一方の主面を支持する支持ステップと、前記ガラス板の他方の主面を前記円筒部材の側面に向かう方向に押圧する押圧ステップとを有することを特徴とする。 The method for cutting a glass plate according to claim 2 is the method for cutting a glass plate according to claim 1, wherein the stress applying step is performed by placing one main surface of the glass plate on a side surface of a cylindrical member having a predetermined radius of curvature. It has a supporting step to support, and a pressing step for pressing the other main surface of the glass plate in a direction toward the side surface of the cylindrical member.
請求項3記載のガラス板の切断方法は、請求項1又は2記載のガラス板の切断方法において、前記引張り応力は、9.8MPa(1.0×102kg/cm2)以上且つ前記ガラス板の平均破壊強度以下であることを特徴とする。
The glass plate cutting method according to
請求項4記載のガラス板切断装置は、ガラス板の所定の位置に引張り応力を付与する応力付与装置と、前記引張り応力が付与されたガラス板に予備亀裂を形成する予備亀裂形成装置とを備えることを特徴とする。
The glass plate cutting device according to
請求項5記載のガラス板切断装置は、請求項4記載のガラス板切断装置において、前記応力付与装置は、所定の曲率半径を有し且つその側面において前記ガラス板の一方の主面を支持する円筒部材と、前記ガラス板の他方の主面側に配設され、前記ガラス板の他方の主面を前記円筒部材の側面に向かう方向に押圧する押圧部材とを備えることを特徴とする。
The glass plate cutting device according to
請求項6記載のガラス板切断装置は、請求項4又は5記載のガラス板切断装置において、前記引張り応力は、9.8MPa(1.0×102kg/cm2)以上且つ前記ガラス板の平均破壊強度以下であることを特徴とする。
The glass plate cutting device according to claim 6 is the glass plate cutting device according to
請求項7記載のガラス板切断装置は、請求項5又は6記載のガラス板切断装置において、前記円筒部材及び前記押圧部材は、夫々軸心の周りを回転可能なローラからなることを特徴とする。
The glass plate cutting device according to claim 7 is the glass plate cutting device according to
請求項1記載のガラス板の切断方法及び請求項4記載のガラス板切断装置によれば、ガラス板の所定の位置に引張り応力を付与し、引張り応力が付与された部位に予備亀裂を形成するので、予備亀裂の近傍に応力集中が生じることにより引張り応力の方向に対して垂直な方向に亀裂が進行し、これによりガラス板が切断される。したがって、予備亀裂により形成された切断面以外の切断面が鏡面に形成され、もって切断面を鏡面に形成しつつガラス板を容易に切断することができる。
According to the cutting method of the glass plate of Claim 1, and the glass plate cutting device of
請求項2記載のガラス板の切断方法及び請求項5記載のガラス板切断装置によれば、曲率半径を有する円筒部材の側面でガラス板の一方の主面を支持し、ガラス板の他方の主面を円筒部材の側面に向かう方向に押圧するので、円筒部材の側面に沿ってガラス板が湾曲し、もってガラス板に均一且つ方向の揃った引張り応力を付与することができる。
According to the method for cutting a glass plate according to claim 2 and the glass plate cutting apparatus according to
請求項3記載のガラス板の切断方法及び請求項6記載のガラス板切断装置によれば、引張り応力は、9.8MPa(1.0×102kg/cm2)以上且つガラス板の平均破壊強度以下であるので、予備亀裂を形成した位置を出発点としてガラス板を確実に切断することができる。
According to the method for cutting a glass plate according to
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係るガラス板の切断方法が適用されるガラス板切断装置を概略的に示す図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a glass plate cutting apparatus to which a glass plate cutting method according to an embodiment of the present invention is applied.
図1において、ガラス板切断装置1は、装置本体10と、装置本体10の内部に設けられ、装置本体10の内部に搬送されるガラス板の所定の位置に引張り応力を付与する応力付与装置20と、引張り応力が付与されたガラス板に予備亀裂を形成する予備亀裂形成装置30とを備える。
In FIG. 1, a glass sheet cutting apparatus 1 is provided in an apparatus
応力付与装置20は、所定の曲率半径を有し且つ装置本体10内部に搬入される長尺状のガラス板の底面を支持する支持ローラ(円筒部材)11と、ガラス板に対して支持ローラ11の反対側であって且つ支持ローラ11に関してガラス板の搬入側に配設され、装置本体10に関して鉛直方向及び水平方向に可動自在に設けられた搬入側ローラ(押圧部材)12と、ガラス板に対して支持ローラ11の反対側であって支持ローラ11に関してガラス板の搬出側に配設され、装置本体10に関して鉛直方向及び水平方向に可動自在に設けられた搬出側ローラ(押圧部材)13とを備える。
The
搬入側ローラ12は、支持ローラ11の軸心に向かう方向に移動することによりガラス板を支持ローラ11の外周面(側面)上に押圧する。また、搬出側ローラ13は、ガラス板を装置本体10から搬出すると共に、支持ローラ11の軸心に向かう方向に移動することによりガラス板を支持ローラ11の外周面(側面)上に押圧する。
The carry-in
図2は、図1における予備亀裂形成装置30の近傍の拡大図である。
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the preliminary
図2において、予備亀裂形成装置30は、カッターホイール31と、このカッターホイール31を支持ローラ11に対して移動させる駆動装置32とを備える。
In FIG. 2, the preliminary
この予備亀裂形成装置30では、カッターホイール31を駆動装置32によって保持し、駆動装置32をガラス板に向かう方向(図の矢印方向)に移動してカッターホイール31の外周縁部をガラス板の角隅部に接触させる。これにより、搬入側ローラ12及び搬出側ローラ13の間に位置するガラス板に所定の深さの予備亀裂が形成される。
In this preliminary
図3は、図1のガラス板切断装置1により実行されるガラス板の切断方法を説明する図であり、図4は、図3のガラス板の切断方法の続きを説明する図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining a glass plate cutting method executed by the glass plate cutting apparatus 1 in FIG. 1, and FIG. 4 is a diagram for explaining the continuation of the glass plate cutting method in FIG. 3.
図3及び図4において、まず、長尺状のガラス板を装置本体10内に搬入し、ガラス板の底面を支持ローラ11により支持する(図3(a))。次に、搬入側ローラ12及び搬出側ローラ13を支持ローラ11の軸心に向かう方向に移動し、搬入側ローラ12及び搬出側ローラ13の間に位置するガラス板を支持ローラ11の外周面(側面)に沿うように押圧する(図3(b))。これにより、搬入側ローラ12及び搬出側ローラ13の間に位置するガラス板に均一且つ方向の揃った引張り応力を付与することができる。
3 and 4, first, a long glass plate is carried into the apparatus
ここで、ガラス板に付与する引張り応力は、9.8MPa(1.0×102kg/cm2)以上である。これにより、ガラス板を確実に切断することができる。また、好ましくは、19.6MPa(2.0×102kg/cm2)以上であり、29.4MPa(3.0×102kg/cm2)以上であるのが最も好ましい。引張り応力が9.8MPa以下である場合、実質的にガラス板を切断することができないからである。 Here, the tensile stress applied to the glass plate is 9.8 MPa (1.0 × 10 2 kg / cm 2 ) or more. Thereby, a glass plate can be cut | disconnected reliably. Further, it is preferably 19.6 MPa (2.0 × 10 2 kg / cm 2 ) or more, and most preferably 29.4 MPa (3.0 × 10 2 kg / cm 2 ) or more. This is because when the tensile stress is 9.8 MPa or less, the glass plate cannot be substantially cut.
また、引張り応力は、ガラス板の平均破壊強度以下である。これにより、予備亀裂を形成した位置を出発点としてガラス板を確実に切断することができる。引張り応力がガラス板の平均破壊強度以上である場合は、予備亀裂以外の位置で亀裂が発生し、所望の位置でガラス板を切断することができないからである。また、引張り応力はガラス板の平均破壊強度の1/2であることが好ましく、平均破壊強度の1/3であるのがより好ましい。 Further, the tensile stress is not more than the average breaking strength of the glass plate. Thereby, a glass plate can be reliably cut | disconnected from the position which formed the preliminary crack as a starting point. This is because when the tensile stress is equal to or higher than the average fracture strength of the glass plate, a crack occurs at a position other than the preliminary crack, and the glass plate cannot be cut at a desired position. The tensile stress is preferably 1/2 of the average breaking strength of the glass plate, and more preferably 1/3 of the average breaking strength.
次に、ガラス板に均一な引張り応力を付与した状態で、予備亀裂形成装置30によりガラス板の上面の角隅部に予備亀裂を発生させる(図3(c))。予備亀裂の近傍に応力集中が生じることにより、予備亀裂の最奥部から亀裂が発生すると共にこの亀裂が予備亀裂の深さ方向に進行してガラス板の底面に到達し、これによりガラス板が切断される。亀裂の発生により形成された切断面は鏡面に形成される。 Next, in a state where a uniform tensile stress is applied to the glass plate, a preliminary crack is generated at the corners of the upper surface of the glass plate by the preliminary crack forming device 30 (FIG. 3C). When stress concentration occurs in the vicinity of the preliminary crack, a crack is generated from the innermost part of the preliminary crack, and this crack advances in the depth direction of the preliminary crack to reach the bottom surface of the glass plate. Disconnected. The cut surface formed by the generation of the crack is formed into a mirror surface.
さらに、搬出側ローラ13を回転して切断されたガラス板を搬出し(図4(a))、搬入側ローラ12及び搬出側ローラ13を支持ローラ11の軸心から離れる方向に移動し(図4(b))、その後、図3(a)〜図4(b)で説明した工程を繰り返す。
Furthermore, the glass plate cut by rotating the carry-out
本実施の形態によれば、ガラス板の所定の位置に引張り応力を付与し、引張り応力が付与されたガラス板に予備亀裂を形成するので、予備亀裂の近傍に応力集中が生じることにより、引張り応力に対して垂直な方向、すなわちガラス板の厚み方向に亀裂が進行し、これによりガラス板が切断される。したがって、予備亀裂により形成された切断面以外の切断面が鏡面に形成され、もって切断面を鏡面に形成しつつガラス板を容易に切断することができる。また、切断時に切り子が発生しないため、カレット(切り子)によるガラス板の損傷がなく、ガラス板の製品歩留まりを向上させることができる。 According to the present embodiment, a tensile stress is applied to a predetermined position of the glass plate, and a preliminary crack is formed in the glass plate to which the tensile stress is applied. Cracks progress in a direction perpendicular to the stress, that is, in the thickness direction of the glass plate, thereby cutting the glass plate. Therefore, a cut surface other than the cut surface formed by the preliminary crack is formed on the mirror surface, and thus the glass plate can be easily cut while forming the cut surface on the mirror surface. In addition, since a face is not generated at the time of cutting, the glass plate is not damaged by the cullet (cut face), and the product yield of the glass plate can be improved.
また、ガラス板に付与される引張り応力の方向に対して垂直に亀裂が進行するので、支持ローラ11の軸心に対して所定の角度となるようにガラス板を固定することにより、ガラス板を所定の角度で切断することができる。
Further, since the crack progresses perpendicularly to the direction of the tensile stress applied to the glass plate, the glass plate is fixed by fixing the glass plate so as to have a predetermined angle with respect to the axis of the
ここで、切断面を鏡面に形成することができる引張り応力の範囲は、次のように見積もることができる。引張り応力を付与した状態で予備亀裂を形成すると、予備亀裂の最奥部から亀裂が発生し、この亀裂の近傍に鏡面が形成される。亀裂の発生により形成された鏡面の半径をRとし、引張り応力σとすると、鏡面半径Rと引張り応力σとの関係は、以下のような式で表される。尚、下記(1)式において、aはガラス板の組成に固有の定数である。 Here, the range of the tensile stress in which the cut surface can be formed as a mirror surface can be estimated as follows. When a preliminary crack is formed with a tensile stress applied, a crack is generated from the innermost part of the preliminary crack, and a mirror surface is formed in the vicinity of the crack. The relationship between the mirror radius R and the tensile stress σ is expressed by the following equation, where R is the radius of the mirror surface formed by the occurrence of a crack and the tensile stress σ. In the following formula (1), a is a constant specific to the composition of the glass plate.
R=a/σ2 …(1)
予備亀裂を形成したガラス板に所定の引張り応力を付与した場合において、亀裂が進行せずガラス板が切断されなかったときの予備亀裂の最大長さを測定し、また、瞬時に亀裂が進行してガラス板が切断されたときの予備亀裂の最小長さを測定した。上記測定において、ガラス板に付与する引張り応力は、0〜1.1×102MPa(1.1×103kg/cm2)の範囲で変化させた。また、上記(1)式を用いて、各引張り応力で切断されたガラス板の鏡面半径を算出した。
R = a / σ 2 (1)
When a predetermined tensile stress is applied to the glass plate on which the preliminary crack has been formed, the maximum length of the preliminary crack when the crack does not progress and the glass plate is not cut is measured, and the crack progresses instantaneously. The minimum length of the preliminary crack when the glass plate was cut was measured. In the above measurement, the tensile stress applied to the glass plate was changed in the range of 0 to 1.1 × 10 2 MPa (1.1 × 10 3 kg / cm 2 ). Moreover, the mirror surface radius of the glass plate cut | disconnected by each tensile stress was computed using said (1) Formula.
図5は、引張り応力と鏡面半径との関係及び引張り応力と予備亀裂の寸法との関係を夫々示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the tensile stress and the mirror radius and the relationship between the tensile stress and the size of the preliminary crack.
図5に示すように、引張り応力が9.8MPa(1.0×102kg/cm2)以上である場合は、0.5mm以下の予備亀裂をガラス板に形成することにより、亀裂を進行してガラス板を切断することができる。また、鏡面を形成するために必要とされる引張り応力σの範囲は、鏡面半径が引張り応力の2乗に反比例するため、鏡面半径がガラス板の断面における最大対角寸法に等しくなるときの値以下となる。これにより、ガラス板の切断面を全体に亘って鏡面に形成することができる。 As shown in FIG. 5, when the tensile stress is 9.8 MPa (1.0 × 10 2 kg / cm 2 ) or more, the crack progresses by forming a preliminary crack of 0.5 mm or less in the glass plate. Then, the glass plate can be cut. In addition, the range of the tensile stress σ required to form the mirror surface is a value when the mirror surface radius is equal to the maximum diagonal dimension in the cross section of the glass plate because the mirror surface radius is inversely proportional to the square of the tensile stress. It becomes as follows. Thereby, the cut surface of a glass plate can be formed in a mirror surface over the whole.
例えば、39.2MPa(4.0×102kg/cm2)の引張り応力を加えた場合、0.1mm程の予備亀裂により亀裂が進行し、3.1mmまでの断面寸法までのガラス物品を鏡面に切断可能である。 For example, when a tensile stress of 39.2 MPa (4.0 × 10 2 kg / cm 2 ) is applied, the crack progresses due to a preliminary crack of about 0.1 mm, and a glass article having a cross-sectional dimension of up to 3.1 mm is obtained. It can be cut into a mirror surface.
図6は、図1における支持ローラ11の変形例を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a modification of the
図6において、支持ローラ60は、装置本体10に可動自在に取付けられ、ガラス板を支持すると共にローラ12と協働してガラス板を挟持するローラ61と、装置本体10に可動自在に取付けられ、ガラス板を支持すると共にローラ13と協働してガラス板を挟持するローラ62とを有する。
In FIG. 6, the
上記のように構成されるガラス板切断装置1では、長尺状のガラス板を、ローラ61及びローラ62により支持しながら装置本体10内に搬入し、搬入側ローラ12及び搬出側ローラ13を夫々ローラ61及びローラ62に向かう方向に移動することによりガラス板を挟持する。次に、搬入側ローラ12及びローラ61を装置本体10の上部方向に移動すると共に搬出側ローラ13及びローラ62を装置本体10の上部方向に移動し、搬入側ローラ12及び搬出側ローラ13を所定の位置で固定する。これにより、ガラス板が上部方向に湾曲し、搬入側ローラ12及び搬出側ローラ13の間に位置するガラス板の長手方向に均一な引張り応力を付与する。この結果、予備亀裂により形成された切断面以外の切断面が鏡面に形成され、もって切断面を鏡面に形成しつつガラス板を容易に切断することができる。
In the glass plate cutting device 1 configured as described above, a long glass plate is carried into the device
本実施の形態では、搬入側ローラ12及びローラ61を装置本体10の上部方向に移動すると共に搬出側ローラ13及びローラ62を装置本体10の上部方向に移動するが、これに限るものではなく、搬入側ローラ12及びローラ61を装置本体10に関して水平方向に移動すると共に、搬出側ローラ13及びローラ62を装置本体10に関して水平方向且つ搬入側ローラ12及びローラ61と反対の方向に移動してもよい。これにより、ガラス板に引張り応力を確実に付与することができる。
In the present embodiment, the carry-in
また、予備亀裂形成装置30は、カッターホイールを用いてガラス板に予備亀裂を形成するが、これに限るものではなく、ダイヤモンドビット、レーザ、サンドブラスト、又はウォータージェットを用いてガラス板に予備亀裂を発生させるものであってもよい。
Further, the preliminary
本実施の形態において、支持ローラ11は、装置本体10に関して鉛直方向に可動自在に設けられてもよい。これにより、ガラス板に確実に引張り応力を付与することができる。
In the present embodiment, the
また、予備亀裂形成装置30は、ヒータ等の加熱装置を有し、搬入側ローラ12及び搬出側ローラ13の間に位置するガラス板の表面を局部加熱するものであってもよい。これにより、ガラス板にチッピングを発生させることなく予備亀裂を形成することができる。
Further, the preliminary
1 ガラス板切断装置
10 装置本体
11 支持ローラ
12 搬入側ローラ
13 搬出側ローラ
20 応力付与装置
30 予備亀裂形成装置
31 カッターホイール
32 駆動装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass
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