JP2019508353A - レーザフィラメンテーション - Google Patents

Abstract

本発明は、中空ガラス製品（１２）の製作において余剰ガラス（３２）を分離する方法および装置に関し、方法は、受け装置（１０）内で前記中空ガラス製品（１２）をセンタリングするステップであって、前記受け装置（１０）が、製作される前記中空ガラス製品（１２）から前記余剰ガラス（３２）を分離する分離線（２４）が回転軸に対してセンタリングされるように、前記中空ガラス（１２）を保持して回転軸を中心に回転させるように設計されているステップと、前記回転軸を中心とする前記中空ガラス製品（１２）の回転中に脆弱化したガラス構造を有する局所フィラメントを作り出すために、レーザビームによって前記分離線（２４）に沿った複数の位置で前記中空ガラス製品（１２）を加工するステップと、前記脆弱化したガラス構造に沿って前記余剰ガラス（３２）を分離するために前記分離線（２４）に沿ってエネルギーを導入するステップとを含む。

Description

本発明は、特に飲用グラスまたは他の中空ガラス製品から余剰ガラス（パフキャップ）を分離するための方法および装置に関する。

飲用グラスまたは他の中空ガラス製品の、特にガラス吹き付け技術による製造において、重要な加工工程は通常、飲用縁部を形成するガラスの領域内の実際の飲用グラスから、パフキャップ（余剰ガラス）を最後に分離させることを含む。この加工工程のためにガラス産業においていくつかの方法が知られており、中空ガラス製品の製造および加工における特別な要求を満たす。平坦なガラス製品を作る際にガラスを分離または切断するための多くの加工技術も存在するが、幾何学的形状が異なるため、これらは中空ガラス製品には適用できないか、または容易に適用できないことが知られている。

飲用グラスのパフキャップ（余剰ガラス）を分離するためのいくつかの方法がガラス産業において知られている。これらの方法を以下に簡単に列挙する。周知の方法の１つは、熱間成形工程中に火炎によってパフキャップを溶断することである。この場合、キャップを有する飲用グラスは、軟化温度を超えて口縁部の高さにあるトーチによって加熱され、次いで、取り除かれるキャップが規定の動きによって引き離される。しかし、キャップは、グラスの位置に応じて自重および重力によって取り除かれてもよい。両方のバージョンにおいて、飲用グラスからキャップが実際に分離する前に、収縮が生じる、すなわち、飲用縁部における余剰ガラスの分離は一般に１つの位置で始まり、そこから縁部に沿って両方向に伝搬する。この方法の欠点は、口縁部が膨らんだ形状を有し、キャップを「引き離した」後、口縁部に肉厚／隆起が通常生じるため、口縁部の品質が低いことである。

別の方法は、切り込みホイールと炎を用いてキャップを叩き落とす方法である。この場合、損傷部（指定破断部位）は、例えばダイヤモンドホイールまたは硬質金属ホイールを用いて切り込みを入れることによって、後の分割面でガラスに生じる。次いで点状の炎の作用により、キャップを飲用グラスから叩き落とすことができる。この方法では、高品質な口縁部を達成することができるが、破砕端部を実際の融着加工の前に湿式研磨し、洗浄し、その後再び乾燥させる必要がある。口縁部の融着または火炎研磨は、後に別個の溶融レイアウトで行われる。

パフキャップの飲用グラスからの分離は、ＣＯ_２レーザを用いて行うこともできる。この場合、分割部位（表面の損傷部）は、飲用グラスの後の口縁部の領域でレーザビームによって作成される。ダイヤモンドまたは硬質金属ホイールを用いて切り込みを入れることによって、高品質が得られるが、この方法のために口縁部を仕上げ研磨および洗浄する必要がある。口縁部を形成するために、別個の溶融レイアウトが同様に必要とされる。

なお、ＣＯ_２レーザは、パフキャップを切り離すかまたは溶断する熱間成形工程にも使用される。この場合、飲用グラスは、後の分割部位で軟化温度まで加熱され、その後、持ち上げ運動によってキャップが引き離される。熱領域における適用は良好な品質の口縁部を提供するが、熱応力および結果として生じるガラス破損の点で加工制御をより困難にする。

この背景を考慮して、本発明が解決しようとする課題は、パフキャップまたは飲用グラスの余剰ガラスを簡単に分離することである。

この問題は、請求項１に示す特徴を有する方法によって解決される。好ましい実施形態は、従属請求項の主題である。

特に、本発明は中空ガラス製品の製作において余剰ガラスを分離する方法を提供する。この方法は、受け装置内で中空ガラス製品をセンタリングすることを含み、受け装置は、製作される中空ガラス製品から余剰ガラスを分離する分離線が回転軸に対してセンタリングされるように、中空ガラス製品を保持して回転軸を中心に回転するように設計される。特に、分離線は、回転軸に垂直な平面内にある。さらに、この方法は、回転軸を中心に中空ガラス製品が回転する間に脆弱化（または変化／損傷）したガラス構造を有する局所フィラメントを作り出すために、レーザビームによって分離線に沿った複数の位置で中空ガラス製品を加工することを含む。このようなフィラメントは特に、入射レーザビームの方向に沿って長手方向に延出するチャネルを構成し、高いレーザ強度のために材料の変化が生じる。

高いレーザ強度を達成するためには、好ましくは集束レーザが用いられ、特に好ましくはパルスレーザが用いられる。特に好ましくは、ガラス材料の変化または損傷または脆弱化した構造を有するこれらの長手方向のチャネルが、自己集束効果によって、レーザビームの実際のガウス焦点距離よりも長い長さで延出するようにレーザが照射される。このようなレーザ加工、特にそのために好ましく使用されるレーザは、例えば国際公開第２０１２／００６７３６Ａ２号に記載されている。しかし、これらのレーザは、そこでは平坦なガラスのためにのみ提案され、使用されていた。本発明による使用方法、特に加工されるガラスに対する本発明によるセンタリングと回転の組み合わせによって、フィラメントの形成を成功させるための正確な焦点合わせに対する高い要求にもかかわらず、中空ガラス製品における適用が可能であり非常に効率的であることが初めて認められた。

フィラメントの形成後、この方法は、脆弱化したガラス構造に沿って余剰ガラスを分離するために分離線に沿ってエネルギーを導入することをさらに含む。

これにより、本発明は、余剰ガラスの特に効率的な分離を達成し、この場合、分離線の領域でグラス縁部の汚染をもたらすさらなる加工がもはや不要であり、したがって直後の洗浄ももはや不要である。このことは、方法の必要な工程を減少させ、例えば、洗浄後に洗浄液（例えば、水）がガラスに残り、後続の加工工程で厄介になり得ることを回避する。

特に超短パルスレーザを用いたレーザフィラメント切断の新規な加工は、今日まで平面ガラスの産業において、特に硬化ディスプレイガラス（例えば、携帯電話）（例えば、引用文献国際公開第２０１２／００６７３６Ａ２号参照）のために使用されてきたが、この技術は中空ガラス産業においても大きな可能性を有し得ること、特にそれがどのように可能であるかはこれまで公表されていない。中空ガラス製品（ステムウェアおよびグラス）の場合、このレーザ技術は、本発明によって提案された方法で使用される場合、飲用グラスの余剰ガラス（キャップ）の分離に特に適している。

好ましくは、中空ガラス製品のセンタリングはラフセンタリングを含み、特に、支持面上に中空ガラス製品を配置すること、支持面上または受け装置内または受け装置上で中空ガラス製品を移動させて、回転軸に対して分離線の高さで中空ガラス製品をセンタリングすること、およびその後受け装置によって中空ガラス製品を取り上げることを含む。あるいは、ラフセンタリングを目的とする移動は、受け装置によって中空ガラス製品を取り上げた後にのみ生じてもよい。この場合、ラフセンタリングは、受け装置によって中空ガラス製品を移動可能に取り上げること、受け装置内または受け装置上または受け装置に対して中空ガラス製品を移動させて、回転軸に対して分離線の高さで中空ガラス製品をセンタリングすること、およびその後受け装置内または受け装置上に中空ガラス製品を固定またはロックすることを含む。

ラフセンタリングは、好ましくは、センタリング要素を用いた分離線の領域におけるガラスへの直接の機械的接触および圧力によって行われる。したがって、事前に別個の測定を必要としない。この移動は、例えば、センタリング要素としての複数の旋回爪によって行うことができ、旋回爪は、回転軸に対して対称に移動することができ、このようにして中空ガラス製品を移動させることができる。あるいは、互いに対して、かつ回転軸に対称に動くことができるセンタリング要素としてのプリズムによって、受け装置が中空ガラス製品を取り上げる前に、支持面上の中空ガラス製品の移動を達成することもできる。特に好ましくは、爪またはプリズムは、分離線の領域、すなわち、特に分離線からの距離が約２０ｍｍ以下の領域、好ましくは約１０ｍｍ以下の領域、さらにより好ましくは約５ｍｍ以下の領域で中空ガラス製品に接触する。

このようにして、ガラスが回転する間に分離線上のレーザ加工の位置の変化ができるだけわずかになるように維持するため、分離線の関連領域の迅速なセンタリングは、非常に単純で信頼できる方法で達成することができる。

しかし、センタリング要素（例えば、爪および／またはプリズムなど）が分離線の近傍で（例えば、分離線からの上記距離の領域内で）あるが分離線を超えない、すなわち後のガラスの領域ではなく（その代わりに）余剰ガラス（すなわち、パフキャップ）の領域内でガラスに接触することが特に好ましい。これにより、センタリング要素から後のガラスへの損傷が防止される。

好ましい一実施形態では、中空ガラス製品のセンタリングは、受け装置の保持装置によって保持される中空ガラス製品の精密センタリングを含む。精密センタリングは、特に、センタリング測定装置を用いて受け装置によって保持される中空ガラス製品の偏心の決定を含む。特に好ましくは、偏心の決定は、回転軸を中心とする受け装置によるガラスの回転中に行われる。さらに、精密センタリングは、決定された偏心を少なくとも部分的に補償するために、回転軸に対する受け装置の保持装置の移動を含むことが好ましい。

ラフセンタリングとは異なり、精密センタリングはこのようにガラスが取り付けられた状態またはロックされた状態における偏心を考慮する。例えば、ラフセンタリング中に、受け装置が好ましくはガラスを取り上げる、またはガラスが保持装置に当接しているかまたは保持装置に対してロックされているガラス底部が、支持面に平行ではない場合、特に、受け装置によってガラスを取り上げるとき、または受け装置にガラスをロックするときに、予め補償できない偏心が生じることがある。この場合、ガラスが取り上げられると、ガラスがさらに傾いて、分離線がもはや回転軸に対して正確にセンタリングされなくなる可能性がある。好ましくは、精密センタリングの間、特にラフセンタリングとは対照的に、もはや移動を目的としてガラスに直接触れて押圧しない。代わりに、好ましくは、受け装置の保持装置を押して移動させる。このように、ガラスに損傷を与えることが不可能であるため、この押し込みの間ラフセンタリングと比較して若干大きな力を使用することができ、望ましくないまたは制御されない滑りを防止するために精密センタリングの間ガラスをロックしておくことが可能である。このようにして、精密センタリングの間に、より高い精度と再現性が達成される。

特に好ましい実施形態では、このようにして精密センタリングを保持装置の比較的わずかな移動に限定することができ、受け装置の単純化されているがより厳密な設計を可能にするために、この方法はラフセンタリングと精密センタリングの両方を含む。

別の好ましい実施形態では、レーザビームを用いた中空ガラス製品の加工はレーザビームの焦点を追跡することを含み、追跡は、分離線に沿って中空ガラス製品の楕円率および／または残留偏心量を決定することと、決定された楕円率および／または残留偏心量でレーザビームの焦点を導くために、ガラスの回転中に回転軸に垂直な方向に光学ユニットを移動させることとを含む。したがって、ガラスが理想的にセンタリングされていても、ガラスの回転中に分離線の領域でレーザの作用点の変動が生じる可能性があり、これは分離線に沿った理想的な円形（楕円率）からのガラス断面の逸脱によって引き起こされる。それにもかかわらず、ガラスの壁の領域（特にガラスの壁内）におけるレーザの最も正確な可能な焦点合わせを達成するために、この楕円率は好ましくは各ガラスについて個別に検出され、焦点は回転軸に垂直な平面内で適宜案内される。これにより、分離線は最終的にガラス底部に平行な平面内にも存在することが保証される。

好ましくは、加工のためのレーザビームは、ガラス表面上に実質的に垂直に衝突する。したがって、特に、分離線の領域で狭くなったり広がったりするガラスの場合、中空ガラス製品上の中空ガラス製品を加工するためのレーザビームの入射は、回転軸に垂直ではない入射方向に生じる。しかし、この場合にも、ガラスの楕円率および／または残留偏心に応じて、しかし好ましくは回転軸に垂直な平面内で、レーザ焦点の案内が行われる。しかし、壁の厚いガラスを加工する場合、ガラスの回転中およびガラス表面に対する焦点深度だけでなく、異なる焦点深度を有するいくつかの連続するレーザ加工工程においてもフィラメント形成をもたらすことが有利であり、この方法は、好ましくは、
−ガラスが回転軸を中心に３６０°回転し、レーザが中空ガラス製品のガラス壁の第１の焦点深度に設定される第１のレーザ加工プロセスと、
−第１のレーザ加工プロセス後の第２のレーザ加工プロセスであって、ガラスが回転軸を中心に３６０°回転し、レーザが中空ガラス製品のガラス壁の第２の焦点深度に設定され、第２の焦点深度はビーム入射方向に平行な方向において第１の焦点深度に対してずれている、第２のレーザ加工プロセスと
を含む。

したがって、楕円率および／または残留偏心量を補償するための追跡とは異なり、同じ分離線を形成するための連続するレーザ加工プロセスの焦点深度の動きは、好ましくは回転軸に垂直な平面内で必ずしも起こらず、好ましくはビーム入射方向に平行な方向で起こる。このようにして、連続的に形成されたフィラメントのより良好な相互作用が余剰ガラスをより容易に分離し、より清浄な分離端部をもたらすことが見出された。

好ましくは、脆弱化したガラス構造に沿って余剰ガラスを分離するために分離線に沿ってエネルギーを導入することは、回転軸を中心とする中空ガラス製品の回転時に熱エネルギーを局所的に導入することを含む。このようにして生成された熱応力は、好ましくはさらなる機械的作用なしに、分離線に沿って目標とされた正確なガラス破壊を既にもたらす。

別の態様では、本発明は、中空ガラスの製造中に余剰ガラスを分離するための対応する装置を提供する。この装置は、
−中空ガラス製品を保持して回転軸を中心に回転するように設計された受け装置と、
−製作される中空ガラス製品から余剰ガラスを分離する分離線が回転軸に対してセンタリングされるように、受け装置内で中空ガラス製品をセンタリングするためのセンタリング装置と、
−回転軸を中心とする中空ガラス製品の回転中に脆弱化したガラス構造を有する局所フィラメントを作り出すために、レーザビームによって分離線に沿った複数の位置で中空ガラス製品を加工するための、特に集束されたパルスレーザを備えるレーザ加工装置と、
−脆弱化したガラス構造に沿って余剰ガラスを分離するために、分離線に沿ってエネルギーを導入するための分離装置と
を備える。

好ましくは、センタリング装置は、回転軸に対して分離線の高さで中空ガラス製品がセンタリングされるように、支持面上の中空ガラス製品を移動させるように設計されているラフセンタリング装置を備える。これにより、受け装置は、好ましくは、ラフセンタリング装置によってセンタリングされた中空ガラス製品を取り上げるように設計される。

好ましくは、受け装置は、中空ガラス製品を保持するために回転軸に対して移動可能な保持装置を備える。好ましくは、センタリング装置は、
−受け装置によって保持された中空ガラス製品の偏心を決定するためのセンタリング測定装置と、
−決定された偏心を少なくとも部分的に補償するために、受け装置の保持装置を回転軸に対して移動させる精密センタリング装置と、
を備える。

好ましくは、装置は、分離線に沿って中空ガラス製品の楕円率および／または残留偏心量を決定するための楕円率測定装置と、中空ガラス製品が回転する間にレーザビームの焦点を決定された楕円率および／または残留偏心量に導くかまたは追従させるように、レーザ加工装置の光学ユニットを回転軸に垂直な方向に移動させるように設計されている追跡装置とを備える。一実施形態では、楕円率測定装置は、センタリング測定装置と同一であっても、それによって形成されてもよい。

好ましくは、レーザ加工装置は、回転軸に対して垂直でない中空ガラス製品上にビーム入射方向にレーザビームを向けるように設計される。ビーム入射方向は、レーザ加工装置の光学ユニットの光学軸によって規定されるか、または形成される。この傾斜したビーム入射方向は、分離線がグラスの領域内で広くなったり狭くなったりしている、すなわち非円筒形または傾斜壁の傾向にある場合に特に有利である。このようにして、レーザは依然としてガラス壁に局所的に垂直に入射することができ、これにより光学的損失（例えば、反射による）が低減される。特に好ましくは、装置は、ガラスが回転軸を中心に３６０°回転する第１のレーザ加工プロセスで中空ガラス製品のガラス壁内のレーザビームの第１の焦点深度を調整し、ガラスが回転軸を中心に３６０°回転する第１のレーザ加工プロセスの後の第２のレーザ加工プロセスで中空ガラス製品のガラス壁内のレーザビームの第２の焦点深度を調整するように設計され、第２の焦点深度は、第１の焦点深度に対するビーム入射方向に平行な方向においてずれている。このようにして、より厚いガラス厚さを分離線に沿って非常に正確かつ確実に加工することができる。好ましくは、特にさらに厚い壁厚のガラスに対して、連続的に修正される焦点深度を備えた２回以上（例えば３，４，５回）の回転が可能である。

好ましくは、分離装置は熱エネルギー源、特にガストーチまたはＣＯ_２レーザを備え、熱エネルギー源は、回転軸に沿って中空ガラス製品が（１回転以上）回転する間に分離線に沿って中空ガラス製品に局所的に熱エネルギーを送り込むように設計されている。

好ましくは、装置は複数の加工ステーションを備え、各加工ステーションは、
−中空ガラス製品を保持し、回転軸を中心に回転するように設計されている受け装置と
−製作される中空ガラス製品から余剰ガラスを分離する分離線が回転軸に対してセンタリングされるように、受け装置内で中空ガラス製品をセンタリングするためのセンタリング装置と、
−分離線に沿ってそれぞれの受け装置によって保持された中空ガラス製品上にレーザビームを集束させるための光学ユニットと、
−それぞれの加工ステーションの光学ユニットにレーザビームを選択的に結合させるためのレーザビーム結合素子（例えば、旋回偏向ミラー）と
を備える。

好ましくは、複数の加工ステーション内の各々の受け装置は、本明細書で説明する装置の好ましい一実施形態に従って設計される。対応するセンタリング装置についても同様であり、各々のセンタリング装置は、対応するラフセンタリング装置および／または精密センタリング装置を含み得る。個々のガラスの楕円率および／または残留偏心量を補償するための個々の光学ユニットの追跡は、特に説明した好ましい方法で各加工ステーションにおいて実施することもできる。

特に本発明の好ましい実施形態および実装についてのさらなる詳細を、添付の図面を参照して例として以下に説明する。

本発明の好ましい実施形態による加工のためにグラスを受けるための吸引装置を備えた受け装置を示す図である。 本発明の別の好ましい実施形態による加工のためにグラスを受けるための把持装置を備えた受け装置を示す図である。 本発明の好ましい実施形態によるラフセンタリング装置の機能を示す図である。 本発明の好ましい実施形態によるラフセンタリング装置の機能を示す図である。 本発明の別の好ましい実施形態によるラフセンタリング装置の機能を示す図である。 本発明の別の好ましい実施形態によるラフセンタリング装置の機能を示す図である。 本発明の好ましい実施形態による、非真円（偏心）を検出するためのセンタリング測定装置を示す図である。 本発明の好ましい実施形態による、非真円（偏心）を検出するための別のセンタリング測定装置を示す図である。 本発明の好ましい実施形態による、非真円（偏心）を検出するためのさらに別のセンタリング測定装置を示す図である。 本発明の好ましい実施形態による、非真円（偏心）を検出するためのさらに別のセンタリング測定装置を示す図である。 本発明の好ましい実施形態による精密センタリング装置の機能を示す図である。 本発明の好ましい実施形態による精密センタリング装置の機能を示す図である。 本発明の実施形態によるレーザ加工装置の配置と機能を示す図である。 本発明の別の実施形態によるレーザ加工装置の配置と機能を示す図である。 複数の加工ステーションを備えた本発明の好ましい実施形態による装置を示す図である。 ＣＯ_２レーザを用いて飲用グラスの口縁部をファセットするプロセスを示す。 ＣＯ_２レーザを用いて飲用グラスの口縁部をファセットするプロセスを示す。

特に超短パルスレーザを用いた、ガラスの正確で信頼性の高い加工の出発点は、加工するガラスに対してレーザの光学ユニットを非常に正確に位置決めすることである。この位置決め、特に光学系とガラス面との間の間隔は、加工プロセス全体にわたって可能な限り正確に維持する必要がある。光学系とガラスとの間の間隔を比較的容易に決定し維持することができる平坦なガラスの加工とは異なり、飲用グラスにおいては、飲用グラスの異なる形状および幾何学的形状のため、ならびに正確な形状または幾何学的形状の再現性において通常はるかに大きな公差または変動があるため、この必要条件は課題をもたらす。

機械で飲用グラスを加工するために、少なくとも余剰ガラス（パフキャップまたはキャップ）を機械的に分離している間は、分離しようとするキャップを落下させることができ、したがって追加の装置が必要ないように、グラスを上下逆に保持することが有利である。好ましくは、このために、余剰ガラスを分離するための加工の前に、各グラスを受け装置によって取り上げる。好ましくは、このために、飲用グラスを最初に支持面（支持板など）上にそのキャップを置いて上下逆に置く。その後、グラスを受け装置によって取り上げ、持ち上げ運動（ｚ方向）によって取り上げることができる。ここで受け装置は、好ましくは、ステムウェアおよび飲用グラスの両方を取り上げて保持できるように設計されている。

図１Ａは、本発明の好ましい一実施形態によるグラス、特に飲用グラス１２を取り上げて保持するための受け装置１０を示す。好ましくは、受け装置は、特に垂直回転軸を中心に回転することができる回転ユニット１４を含み、回転ユニット１４の上にグラス１２を保持するための保持装置が取り付けられる。特に好ましくは、保持装置は、アダプタ１６によって回転ユニット１４に接続され、異なる保持装置によって交換することができる。図１Ａに示す好ましい実施形態では、保持装置は、吸引装置１８によって形成され、吸引装置１８は、グラス底部に対する吸引によってグラス１２を保持するように設計されている。図１Ｂによる別の好ましい実施形態では、保持装置は、把持装置２０によって形成され、把持装置２０は、複数の把持フィンガ２２（好ましくは少なくとも３つ）によってグラス１２を保持するように設計されている。保持装置の種類にかかわらず、グラス底部が回転可能な回転ユニット１４の回転軸に垂直になるようにグラス１２を保持するように設計されることが好ましい。

好ましくは、グラス１２は、特に後の分離線または分離面２４の高さにおいて、受け装置１０を介して取り上げられる前にセンタリングされる。すなわち、受け装置１０によって取り上げられる前のグラス１２は、特に回転ユニット１４の（垂直の）回転軸に対して後の分離線の高さにおいてセンタリングされるように、支持面上に位置決めされる。このようにして、回転軸を中心に良好な同心性が既に達成されている。この予備センタリングは、好ましくは、例えば図２Ａに示すようなラフセンタリング装置２６によって達成される。図２Ａのこの実施形態では、ラフセンタリング装置２６は、センタリング要素として複数の旋回爪２８を備え、旋回爪２８は、好ましくは、後の分離線のおよその高さでグラス１２に接触し、それによって支持面上で予備センタリングまたはラフセンタリングのためにグラスを移動させるように設計され配置される（図２Ｂ）。図３Ａに示される別の好ましい実施形態では、ラフセンタリング装置２６は、センタリング要素として複数のプリズム３０を備え、プリズム３０は、好ましくは、後の分離線のおよその高さでグラス１２に接触し、それによって予備センタリングまたはラフセンタリングのためにグラスを移動させるように好ましくは設計され配置される（図３Ｂ）。他のセンタリング要素も可能である。

ラフセンタリング装置２６によってグラス１２が予備センタリングされた後、グラス１２が取り上げられる。取り上げ工程の間、ラフセンタリング装置２６は、飲用グラス１２の位置を変えることができないように、好ましくは作業位置または保持位置（特に図２Ｂまたは図３Ｂに示される）に配置される。飲用グラス１２を取り上げるプロセスが完了すると、センタリング要素（例えば、爪２８またはプリズム３０）は開始位置または基本位置（特に図２Ａまたは図３Ａに示されるもの）に戻る。ここで、飲用グラス１２を、可動式受け装置１０によって特に垂直方向（ｚ方向）に持ち上げることができる。

飲用グラス１２と分離線２４に沿って分離するキャップまたはパフキャップ３２とを、特に後の分離線２４に沿った同心性偏差を最小限にするために、グラス１２を好ましくは取り上げた後にもう一度正確に測定し配向する。このためにセンタリング測定装置３４を使用することが好ましく、センタリング測定装置３４は、特に後の分離線２４の高さで、特に回転ユニット１４の回転軸を中心にグラス１２が回転する間に、同心性偏差を光学的および／または機械的に検出する。図４Ａ〜図４Ｄは、カメラシステム３４ａ（図４Ａ）、光バンドマイクロメータ３４ｂ（図４Ｂ）、白色光センサ３４ｃ（図４Ｃ）または測定プローブ３４ｄ（図４Ｄ）の形態のセンタリング測定装置３４の好ましい実施形態を示す。測定は、特に実質的に後の口縁部、すなわち分離線２４の高さ、特に３６０°の全周に沿って行われる。長手方向軸を中心に上下逆に吊り下げられたグラス１２の回転は、受け装置に一体化された回転駆動装置によって発生する。使用するセンタリング測定装置３４は、異なる飲用グラスの形状（異なる口縁部の直径／高さ）であっても正しい場所で測定を常に行うことができるようなレイアウトで取り付けられることが好ましい。

同心性測定が終了した後、グラス１２は、好ましくは、精密センタリング装置３６によって自動的に精密センタリングされるか、またはさらにセンタリングされる。例えば、図５Ａおよび図５Ｂに示す精密センタリング装置３６の好ましい実施形態では、グラスは、最大偏向で規定された位置に自動的に回転される。この規定された位置において、固定されて取り付けされた押圧ピン３８が、次に受け装置１０に対して外側から（例えば、受け装置１０のアダプタ１６に対して）押し付けられ、それにより、例えば吸引装置１８または把持装置２０、したがってグラス１２もオプションで固定されるアダプタ１６が、押圧ピン３８の軸方向に直線的に移動する。規定量（最大偏向の半分）での移動によって、グラス１２の回転中の同心性偏差をなくすか、または少なくとも低減することができる。

アダプタ１６の移動を容易にするために、相対的な（特に水平の）移動を可能にするように、押圧ピン３８の作用に先立ってシステムの残りの部分から（特に回転ユニット１４から）切り離されることが好ましい。外部押圧ピン３８が保持装置と共にグラス１２を移動させた後、アダプタ１６は好ましくはもう一度剛直化し、グラスの位置はもはや変化しない。ここで、同心性を測定しその後の配向（精密センタリングまたはさらなるセンタリング）した後のグラス１２が長手方向軸または回転軸を中心に再び回転する場合、口縁部（分離線２４）の高さの領域において振れ（同心性偏差）は最小限に低減されるか、または完全になくなる。

実際のレーザ加工（特に、口縁部２４の高さにおける穿孔）は、好ましくは、特にラフセンタリングおよび／または精密センタリング（またはさらなるセンタリング）によって同心性特性を改善した後に開始される。このために、グラス１２は、受け装置１０によって次のステーションであるレーザチャンバに移動される。このチャンバは、安全上の理由（例えば、レーザ保護クラス４）のためにレーザ工程中に取り囲まれ、放射線密封されるべきである。

余剰ガラス３２を分離するために特に正確で信頼できる加工を行うために、特に集束レーザビームを使用する場合、レーザビームの焦点は、分離線２４上の理想的な円形（楕円率）からのグラス１２の偏差または不完全なセンタリングに追従するようにグラスの回転中に調整される。このために、同心性（例えば、残りの偏心または残留偏心量および／または楕円率）について別の測定（楕円率測定）を行うことが好ましい。将来の口縁部２４の高さでの反復測定（楕円率測定）は、例えば、測定プローブ、光バンドマイクロメータ、光学センサ（白色光センサ）および／またはカメラを用いて再度行うことができる。測定は、レーザチャンバ内で、またはそれより前にも行うことができる。例えば、同じセンタリング測定装置３４を、精密センタリングのために使用するように楕円率測定のために使用することができる。

この測定または楕円率測定（カムディスク）によって、使用されるレーザの光学ユニットは、全周囲にわたり（グラス１２の楕円率が大きい場合であっても）グラス表面に追従することができる。所定のオフセット値は、光学系とグラスとの間の間隔を規定する。光学ユニットが直線的に移動するためには、光学ユニットは移動スライドシステムに固定されなければならない。光学系が固定されたスライドシステムは、好ましくはモータで動作する。図６Ａは、グラス１２を加工するためのレーザのサンプル光学ユニット４０を示す。スライドシステム４２によって、光学ユニット４０は回転時にグラス１２の楕円率を追跡することができる。好ましくは、スライドシステム４２は、レーザの焦点が回転ユニット１４の回転軸に垂直な平面内で変化するように光学ユニット４０を案内するように設計される。これは、特に、作成される分離線２４がグラス底部に平行であることを保証する。

グラス加工工程中にグラス１２内に良好なフィラメント形成、したがって分離線２４に沿った優れた切断品質を得るために、レーザビームはグラス表面に対して実質的に垂直に移動することが好ましい。分離線２４の領域にある円筒形のグラスまたはグラス部分の理想的な場合において、レーザビームは、例えばレーザ方向（ビーム）がスライドシステム４２の追跡軸の方向に平行に走るようにグラス表面に当たるために、水平に移動することができる。

分離線２４（例えば口縁部）に向かって著しく拡大または収縮する飲用グラスの幾何学的形状の場合、分離線２４の平面からずれた（傾斜した）ビーム方向が有利である。この場合、光学系の迎え角（スライドシステム４２の追跡軸と光学ユニット４０の光学軸との間の角度）は、好ましくは、グラスが狭くなるまたは広がる角度に対応する（例えば、図６Ｂ）。光学ユニット４０の光学軸の傾きまたは水平面に対するレーザビームの方向の代わりに、垂直面に対するグラスまたは（回転ユニット１４の）回転軸の対応する傾きによってグラス表面へのレーザの垂直入射も得ることができる。レーザビームの方向とグラスの傾きとの組み合わせも可能である。

周囲全体の壁厚に対して単一のレーザ加工工程（すなわち、３６０°の連続走行）のみで余剰ガラスを分離することが特に望ましい。２ｍｍを超える壁厚を切り離す場合には、グラスの厚さ方向に対して異なる焦点設定を有する複数のレーザ加工工程または３６０°の連続走行が、良好な品質の切断を達成するために必要または有利であり得る。好ましくは、このために、焦点の調整は、各レーザ加工工程の後、すなわちグラスの全回転（すなわち、３６０°）毎の後に行われる。追跡動作（焦点調整）は、好ましくは、光学ユニット４０が取り付けられたモータ式軸システムによって行われる。

水平光学系の場合（すなわち、光学ユニット４０の光学軸が特に回転ユニット１４の回転軸に垂直であり、すなわちスライドシステム４２の追跡軸移動方向とレーザビームが互いに平行に走る）、焦点を非常に容易に移動または調整することができる。この場合、システムに格納された「作業距離」の値（オフセット値）が増減する。次に、レーザ加工工程の間に、所与のオフセット値で確定したカムディスクに追従するように追跡軸が作動する。光学ユニット４０は追跡軸に平行に走るため、レーザ加工も常に同じ平面内で行われる。しかし、１つの光学設定（光学ユニットと追跡軸との間の傾斜角度）を有するグラスがいくつかのレーザ加工工程を必要とする場合、グラスの厚さに応じた連続するレーザ工程における作業距離を追跡するために、光学設定すなわち光学ユニット４０の光学軸に平行な追加の移動軸が好ましくは使用される。

本発明による技術で最大の可能なピースロット（最大６０個またはそれ以上のサイクル速度）を取り扱うためには、数個のグラスを同時に保持し、加工レーザでグラスを加工しながら回転させることができる数個の受け装置１０を加工ステーションに設けることが有利である。同時に保持されるグラスのレーザ加工は連続して行うこともでき、これは利用可能なレーザ出力をこのようにして単一の加工工程でより良好に集中させることができる場合に特に有利である。取り上げから測定およびセンタリングまでのグラスの機械的操作と比較して、実際のレーザ加工は非常に迅速に（例えば、３６０°または７２０°のグラスの１回転内で）行われるため、少なくとも部分的に連続的なレーザ加工と組み合わせた平行保持、測定およびセンタリングによって個々の加工工程を非常に効率的に互いに調整することができる。

図７は、１つの好ましい実施形態による加工ステーション４４を示し、複数の（特に３つの）受け装置および光学ユニット４０を備えているため、毎秒調整する必要はない（すなわち、受け装置でグラスが交換される）。したがって、サイクル速度は、例えば、いくつかの個々のステーション（受け装置および光学ユニット）をグループ（１つの加工ステーション４４）に結合することによって、３分の１低減することができる。その場合、サイクル間の最長時間を同心性測定、その後のグラスの方向付け、またはその後の口縁部の融着に利用することができる。振れの補償は、３つからなる１つのグループの同心性測定（平行シーケンス）の後に行うことができるため、さらなるサイクルの後にグラスに最終的なレーザ処理を施すことができる。目標は、単一の超短パルスレーザで連続して複数のグラスをレーザ加工することである。いくつかの飲用グラスを連続加工する場合、好ましくは、各グラスにビーム形成のための集積光学ユニット４０を含むそれ自身のビーム経路が与えられる。レーザ源から出るビームは、一列に配置した３つのグラス１２を連続してレーザ加工できるように、ビームスイッチ（例えば、旋回偏向ミラー４６）によって偏向することができる。ビームスイッチ（偏向ミラー４６）は、加工位置に応じて伸長または収縮する。

フィラメント（穿孔）が特にグラス１２の全周に沿って導入された後、キャップ３２は次の加工ステーションで飲用グラス１２から分離することができる。キャップ３２をグラスから確実に緩めるために、分離面または分離線２４（フィラメント線）に熱の形でエネルギーを送り込むことが好ましい。この熱は、例えば、トーチ火炎によって、および／またはＣＯ_２レーザのレーザビームによって生成されてもよい。熱が分離線２４の全周にできるだけ均等に分配されるように、一定の回転速度でグラスが回転することが好ましい。熱（分離部位、すなわち「低温」ガラス（室温）に導入される熱）によって生成された応力差によって、キャップ３２が飲用グラス１２の残りから分離される。飲用グラス１２は、好ましくは受け装置１０に上下逆に吊り下げられているため、キャップ３２もシャフト内に落下し、運び出すことができる。したがって、キャップ３２のための追加の除去ユニットは必要とされない。

分離線２４における切断縁部の非常に高い品質は、超短パルスレーザによるフィラメント切断によって作り出すことができるため、将来の口縁部に研磨の形でさらなる加工を行う必要もない。例えば、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、所望であれば、口縁部はＣＯ_２レーザで直接ファセットされてもよい（外側縁および内側縁にベベルを形成する）。ここでは、グラス１２を回転させることが好ましい。ＣＯ_２レーザ４８に接続された２Ｄスキャナ５０は、レーザビームを例えば１回転（３６０°）の外縁部（図８Ａ）に、また別の回転のためにグラス１２の内縁部（図８Ｂ）に偏向させるため、口縁部に作用する熱により鋭い縁部が除去され、結果としてわずかなベベルが形成される。

必要に応じて、飲用グラスの口縁部は、キャップを取り除いた後のさらなるステーションで融着されてもよい。好ましくは、グラスは、最初にその表面上が加熱され、次いで例えば鋭いトーチ火炎で加工される。回転するグラスは、所望の融着度に応じて、それに対応して短い時間のみ炎にさらされる。グラスは、熱によって分離縁部で部分的に融解され、この位置に丸みが形成される。

上記の明細書では特に飲用グラスの製作について説明したが、本発明による方法および本発明による対応する装置は、特にガラス吹き付け技術で作られ、余剰ガラス（パフキャップ）をガラスの残りの部分から分離線で分離する必要がある他の非平面ガラス製品または中空ガラスにも使用できる。したがって、例えば、ガラスの花瓶、ガラス皿またはガラスのカラフを本発明に従って製作することができるが、ガラスの厚さは好ましくは約４ｍｍまで、特に好ましくは約３ｍｍまで、好ましくは約２ｍｍまでの範囲内にある場合に限る。より厚いガラス厚は、基本的に除外されないが、レーザ出力およびレーザの正確な集束には対応する高い要求が置かれ、好ましくはいくつかのレーザ通過（分離線に沿った数回の回転）が使用されるであろう。

本発明は、より厚いガラスの領域にもレーザフィラメント切断方法を可能にするために、特に、レーザの特に好ましい多段階センタリングおよび案内によって必要な基礎を提供する。この技術では、分離線の領域でグラス縁部の汚染をもたらすさらなる加工がもはや不要であり、したがって直後の洗浄ももはや不要であるため特に有利である。このことは、方法の必要な工程を減少させ、例えば、洗浄後に洗浄液（例えば、水）がガラスに残り、後続の加工工程で厄介になり得ることを回避する。

１０ 受け装置
１２ グラス、飲用グラス
１４ 回転ユニット
１６ アダプタ
１８ 吸引装置
２０ 把持装置
２２ 把持フィンガ
２４ 分離線
２６ ラフセンタリング装置
２８ 爪
３０ プリズム
３２ キャップ、パフキャップ
３４ センタリング測定装置
３６ 精密センタリング装置
３８ 圧力ピン
４０ 光学ユニット
４２ スライドシステム
４４ 加工ステーション
４６ 偏向ミラー
４８ ＣＯ_２レーザ
５０ ２Ｄスキャナ

Claims (15)

1. 中空ガラス製品（１２）の製作において余剰ガラス（３２）を分離する方法であって、
   −受け装置（１０）内で前記中空ガラス製品（１２）をセンタリングするステップであって、前記受け装置（１０）が、製作される前記中空ガラス製品（１２）から前記余剰ガラス（３２）を分離する分離線（２４）が回転軸に対してセンタリングされるように、前記中空ガラス製品（１２）を保持して前記回転軸を中心に回転させるように設計されているステップと、
   −前記回転軸を中心とする前記中空ガラス製品（１２）の回転中に、脆弱化したガラス構造を有する局所フィラメントを作り出すために、レーザビームによって前記分離線（２４）に沿った複数の位置で前記中空ガラス製品（１２）を加工するステップと、
   −前記脆弱化したガラス構造に沿って前記余剰ガラス（３２）を分離するために前記分離線（２４）に沿ってエネルギーを導入するステップと
   を含む方法。
2. 前記脆弱化したガラス構造に沿って前記余剰ガラス（３２）を分離するために前記分離線（２４）に沿ってエネルギーを導入するステップが、前記回転軸を中心とする前記中空ガラス製品（１２）の回転時に熱エネルギーを局所的に導入するステップを含む、請求項１記載の方法。
3. 前記中空ガラス製品（１２）をセンタリングするステップが、ラフセンタリングを含み、
   −前記中空ガラス製品（１２）を支持面上に配置するか、または前記受け装置（１０）によって前記中空ガラス製品（１２）を移動可能に取り上げるステップと、
   −前記中空ガラス製品（１２）を前記回転軸に対して前記分離線（２４）の高さでセンタリングするために、前記中空ガラス製品（１２）を前記支持面上でまたは前記受け装置（１０）に対して移動させるステップと、その後、
   −前記受け装置（１０）によって前記中空ガラス製品（１２）を取り上げるか、または前記受け装置に対して前記中空ガラス製品（１２）をロックするステップと
   を含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記中空ガラス製品（１２）をセンタリングするステップが、前記受け装置（１０）の保持装置（１８、２０）によって保持された前記中空ガラス製品の精密センタリングを含み、
   前記精密センタリングが、
   −前記受け装置（１０）に保持された前記中空ガラス製品（１２）の偏心をセンタリング測定装置（３４）によって決定するステップと、
   −前記決定された偏心を少なくとも部分的に補償するために、前記回転軸に対して前記受け装置（１０）の前記保持装置（１８、２０）を移動させるステップと
   を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記レーザビームにより前記中空ガラス製品（１２）を加工するステップが、前記レーザビームの焦点を追跡するステップを含み、
   前記追跡するステップが、
   −前記分離線（２４）に沿って前記中空ガラス製品（１２）の楕円率および／または残留偏心量を決定するステップと、
   −前記決定された楕円率および／または残留偏心量で前記レーザビームの前記焦点を導くために、前記ガラスの回転中に前記回転軸に垂直な方向に光学ユニット（４０）を移動させるステップと
   を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記中空ガラス製品（１２）上の前記中空ガラス製品（１２）を加工するための前記レーザビームの入射が、前記回転軸に垂直ではない入射方向に生じ、前記中空ガラス製品（１２）の加工が、
   −前記ガラスが前記回転軸を中心に３６０°回転し、前記レーザが前記中空ガラス製品（１２）のガラス壁の第１の焦点深度に設定される第１のレーザ加工プロセスと、
   −前記第１のレーザ加工プロセス後の第２のレーザ加工プロセスであって、前記ガラスが前記回転軸を中心に３６０°回転し、前記レーザが前記中空ガラス製品（１２）の前記ガラス壁の第２の焦点深度に設定され、前記第２の焦点深度は前記ビーム入射方向に平行な方向において前記第１の焦点深度に対してずれている、第２のレーザ加工プロセスと
   を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 脆弱化したガラス構造を有する局所フィラメントを作り出すためにレーザビームによって前記分離線（２４）に沿った複数の位置で前記中空ガラス製品（１２）を加工するステップが、集束パルスレーザビームの照射を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 中空ガラス製品（１２）の製作において前記余剰ガラス（３２）を分離するための装置であって、
   −中空ガラス製品（１２）を保持して回転軸を中心に回転するように設計されている受け装置（１０）と、
   −製作される前記中空ガラス製品（１２）から前記余剰ガラス（３２）を分離する分離線（２４）が前記回転軸に対してセンタリングされるように、前記受け装置（１０）内で前記中空ガラス製品（１２）をセンタリングするためのセンタリング装置と、
   −前記回転軸を中心とする前記中空ガラス製品（１２）の回転中に、脆弱化したガラス構造を有する局所フィラメントを作り出すために、レーザビームによって前記分離線（２４）に沿った複数の位置で前記中空ガラス製品（１２）を加工するためのレーザ加工装置と、
   −前記脆弱化したガラス構造に沿って前記余剰ガラス（３２）を分離するために前記分離線（２４）に沿ってエネルギーを導入するための分離装置（４８、５０）と
   を備える装置。
9. 前記分離装置（４８、５０）が熱エネルギー源、特にガストーチまたはＣＯ_２レーザを備え、前記エネルギー源は、前記回転軸を中心とする前記中空ガラス製品（１２）の回転中に前記分離線（２４）に沿って前記中空ガラス製品に局所的に熱エネルギーを送り込むように設計されている、請求項８に記載の装置。
10. 前記センタリング装置がラフセンタリング装置（２６）を備え、前記ラフセンタリング装置（２６）は、前記中空ガラス製品（１２）が前記回転軸に対して前記分離線（２４）の高さでセンタリングされるように、支持面上でまたは前記受け装置（１０）に対して移動させるように設計され、前記受け装置（１０）が、前記ラフセンタリング装置によってセンタリングされた前記中空ガラス製品（１２）を取り上げるかまたはロックするように設計されている、請求項８または９に記載の装置。
11. 前記受け装置（１０）は、前記中空ガラス製品（１２）を保持するために前記回転軸に対して動くことができる保持装置（１８、２０）を備え、
    前記センタリング装置は、
    −前記受け装置（１０）によって保持された前記中空ガラス製品（１２）の偏心を決定するためのセンタリング測定装置（３４）と、
    −前記決定された偏心を少なくとも部分的に補償するために、前記受け装置（１０）の前記保持装置（１８、２０）を前記回転軸に対して移動させるための精密センタリング装置（３６）と
    を備える、請求項８から１０のいずれか一項に記載の装置。
12. −前記分離線（２４）に沿って前記中空ガラス製品（１２）の楕円率および／または残留偏心量を決定するための楕円率測定装置（３４）と、
    −前記中空ガラス製品（１２）が回転する間前記レーザビームの焦点を前記決定された楕円率および／または残留偏心量に導くように、前記レーザ加工装置の光学ユニット（４０）を前記回転軸に垂直な方向に移動させるように設計されている追跡装置（４２）と
    を備える、請求項８から１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記レーザ加工装置は、前記回転軸に対して垂直でない前記中空ガラス製品（１２）上に前記レーザビームをビーム入射方向に向けるように設計され、装置は、前記ガラスが前記回転軸を中心に３６０°回転する第１のレーザ加工プロセスにおいて前記中空ガラス製品（１２）のガラス壁内の前記レーザビームの第１の焦点深度を調整し、また前記ガラスが前記回転軸を中心に３６０°回転する前記第１のレーザ加工プロセスの後の第２のレーザ加工プロセスにおいて前記中空ガラス製品（１２）の前記ガラス壁内の前記レーザビームの第２の焦点深度を調整するように設計され、前記第２の焦点深度は前記第１の焦点深度に対して前記ビーム入射方向に平行な方向においてずれている、請求項８から１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記レーザ加工装置が集束パルスレーザを備える、請求項８から１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 複数の加工ステーションを備え、
    各加工ステーションは、
    −中空ガラス製品（１２）を保持し、回転軸を中心に回転するように設計されている前記受け装置（１０）と、
    −製作される前記中空ガラス製品（１２）から前記余剰ガラス（３２）とを分離する分離線（２４）が前記回転軸に対してセンタリングされるように、前記受け装置（１０）内で前記中空ガラス製品（１２）をセンタリングするためのセンタリング装置と、
    −前記分離線（２４）に沿ってそれぞれの前記受け装置（１０）によって保持された前記中空ガラス製品（１２）上に前記レーザビームを集束させるための光学ユニット（４０）と、
    −前記それぞれの加工ステーションの前記光学ユニット（４０）にレーザビームを選択的に結合させるためのレーザビーム結合素子（４６）と
    を備える、請求項８から１４のいずれか一項に記載の装置。

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