JPS5869745A - レ−ザを補助的に使用したガラス製のワ−クの切削システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ワークをレーザー光線によって溶接、切断又は孔あけす
る技術はよく知らハでいる。米国特許第４１７７０２６
号によれば工作機械作業にレザー光線が使用されている
。さらに工作機械作業中に、切削すべき部分を簡単に切
削できるように材料なカρ熱する方式が公知である。熱
間機械工作に関連したこの種の方法及び装置が米国特許
第２８６１１６６号に開示さ冶ている。

回転するワークを切削し、切削工具を作業進行中に移動
させることも公知〒ある。この種の方法及び装置が米国
特許第３８６２３９１号に開示されている。

前述の米国特許の如き機械工作を含む技術の大半は、工
作中に大きな力及び高速度によって比較的ソリッドな金
属ワークを損なわないように機稠工作を行ないかつ金属
部分を切削することに主眼を置いている。しかしこの種
の技術はガラス製ワークの加工に適用ｔきない。なんと
なれば、ガラスは比較的脆質であり、比較的わずかな力
によっても破損する傾向を有するためである。

そねゆえ、繰返しコントロールさＪする条件下で比較的
高速にガラスの表面を切削するシステム及び方法が著し
く望ま八ている。例えば光学分野では、コントロールさ
れた条件下でガラス材料を迅速に切削することによって
、光学システムに使用される部品の製作費を著しく軽減
することができる。

本発明の課題は、ガラスの表面を切削する改良された方
法を提供することにある。

本発明の別の課題は、繰返し７可能にコントロールさ七
た条件下で高速にガラスの表面を切削する改良されたプ
ロセスを提供することにある。

本発明のさらに別の課題は、従来技術に比して僅少時間
でガラスの表面を切削できる改良されたプロセスを提供
することにある。

本発明によれば、ガラス製ワークを保持しかつ回転させ
るための手段が設けられる。エネルギ光線例えばレーザ
光線が回転するり−りに照射され、これによって、光線
の照射領域内ｆガラスが柔くされ又は塑性的なプラスチ
ック状態に溶かされる０先の尖った工具・ζイトの如き
切削工具が光線照射装置の近傍に配置され、光線によっ
て溶かされた又は柔くされたガラス製ワークを切削する
。ワークに対して相対的な光線照射装置及び切削装置の
位置を作業中に変える手段が設けられる。

次に図示の実施例につき本発明の別の目的及び利点を説
明する。

第１図に示す如く、スピンドル１０がモータ１１によっ
て回転可能；−ケーシング１２内に配置されている。モ
ータ１１の軸１４はケーシング１２を貫通して延在し、
スピンドル１０に結合さねている。

ガラス製のワーク１６が、例えばアタッチメントパーの
如き適当な部材によってスピンドル１０の所定位置に固
定的に保持されている。スピンドル１０はワーク１６を
回転すべく回転させられる。ワーク１６が回転すると、
同ワークの表面が切削加工される。

レーザ光線照射装置又はレーザガン２０からワーク１６
へ向けてレーザ光線２２が傅射される。レーザガ／２０
は照射中、ワークから定間隔に保持され、Ｘ−Ｘ軸方向
で移動する。レーザガン２０は取付部材２４に増付けら
れており、同権付部材２４は電線２６に結合さハてお＆
）、この電線は電源及びレーザ光線発生器に接続されて
いる。電源及びレーザ光線発生器は本発明の対象ではな
いので説明しない。尚、レーザ光線の代りに電子ビーム
又は同様なエネルギ集中ビーム、例えば火炎を使用して
もよい。

取付部材２４はアーム３０を介して工具★特休２８に結
合さねている０切削工具３２もこの工具支持体２８に増
付けられている。切削工具３２は鋭利な先端を似えてワ
ーク１６と接触しこれを切削する。

ガラス製のワークはレーザ光線２２の照射によって柔く
され又は照射領域で溶ける。レーザ光＠２２の正確な所
要のエネルギは、ワーク１６のガラスの性質、スピンド
ル１０の回転数並びにワーク１６の特別な形状によって
決定される種々のファクタに依存する。

切削工具３２は、ワークにレーザ光線２２が当たる場所
の近くでそのほぼ真下に位置しており、これによって、
柔くなった材料は冷却又は硬化する前に切削される。切
削工具３２はレーザ光線の比較的近くに配置されるのが
有利であり、これによって、溶けたガラスが塑性的なプ
ラスチック状態にあるうちに切削工具３２によって切削
される。レーザ光線２２と切削工具３２の間隔が大き過
ぎると、レーザ光線２２によって溶けたガラスが再び硬
化して切削が困難となる。ガラスが十分に柔くなければ
、切削工具によってガラス製のワーク１６が破損する可
能性がある。

切削作業の進行につれて、レーザガン２０及び切削工具
３２はワーク１６の回転状態でワーク１６の半径方向で
移動させられる。切削工具は切削中にレーザガン２０と
同じ半径方向の位置を保つ。切削工具はレーザ光線２２
との相対位置を保って移動するの〒１すフに述べたよう
に、ガラスが溶けるやいなやこハを切削する。

切削工具３２は比較的鋭く又は細くかつガラスの比較的
狭い領域を溶かす比較的細いレーザ光線２２と一致して
形成されるのがよい０なんとなＪｌば、切削工具の幅が
広蜘ぎると、レーザ光線によって照射されない硬い隣接
部分をも切削することになｌ）、その結果、トラブルが
生じ又は柔くなったガラスも切削〒きず、しかも切削工
具の麿耗が早まるからである。さらに幅広′い切削工具
がワーク１６の硬い面に大きな力で接触すれば、ガラス
製のワーク１６が破損する惧Ｊ１を生じる。

スピンドルｌＯが回転し、ガラスが切削されている状態
で、レーザガン２０及び切削工具３２がワーク半径方向
〒移動されてワーク１６の全面を切削する０この半径方
向の移動は工具支持体２８によって行なわわる。レーザ
ガン２０及び切削工具３２を定置とし、ワーク１６をそ
の半径方向で移動させることも可能である。

工具支持体２８は、１対のねじ３６．３８を受容したク
ロススライダ３４上に取付けられている。このクロスス
ライダ３４はサポート４０に取付けられている０ねじ３
６の回転によって、工具支持体２８はワーク１６に対し
て相対的にその軸方向で移動する０ねじ３８の回転によ
って、工具支持体２８はワーク１６に対して相対的にそ
の半径方向で移動する０切削作業中にレーザガン２０及
び切削工具３２を動かすその他の手段を使用してもよい
。

ワーク１６を繰返し可能にコントロールされた条件で均
一に切削するために、ねじ３６及び３−８又は若し使用
されていればその他の作動手段の回転又は運動は、半径
方向制御信号４４及び軸方向制御信号４２からの数値制
御信号によって制御される。適正の半径方向及び軸方向
制御信号４４．４２を発生させるために制御回路４５が
設けられている。

制御回路４５はレーザガン２０及び切削工具３２の正確
な位置を検出する手段を備えて切削プロセス中にレーザ
ガン２０及び切削工具３２の運動の速度を制御すること
ができる。神々の図示の部材の作動速度は、レーザ光線
の強さ、ワークの切込深さ、ワークとレーザガン２０と
の間隔を含む多数の・ξラメータによって決定される。

一般に、切削プロセス進行時に切削工具及びレーザガン
の正確な位置を決定する部材に、種々の部材が協働する
。ある条件の信号を受取ると、制御回路４５から半径方
向制御信号４４及び軸方向制御信号４２への数値制御信
号によってねじ３６．３８が回転される。

切削作業の進行につｈて、切削工具３２及びレーザガン
２０を含む工具支持体２８が、回転するワーク１６に対
して相対的にその軸方向及び半径方向に移動される０所
望ならば、切削作業の進行につれてワーク１６の面を相
対的な異なる深さに切削することができる０このよう（
ニして、ワーク１６は特別な光学的な速用のための形状
に形成さねる０ 切削工具３２及びレーザガン２０がワークの外周部から
その中心へ向かって移動するにつわて、加工される円周
が小さく　ｆｒるので、それに応じて半径方向及び軸方
向の運動速度を下げるか上昇させるのが望ましい。ワー
ク１６の回転数を変化させてもよい０ガラスの加熱及び
溶けたガラスの状態に関連した種々のセンサな、ワーク
の回転並びに切削工具及びレーザガンの軸方向及び半径
方向の運動に関連した種々の作業をコントロールするた
めに使用することができるＯ 第２図に示す第２実施例の基本的な作動は第１図に示し
た実施例と同様である０しかし、この第２実施例では、
切削工具３２の代りに、？ニシング工具４６が取付けら
れている。この／？ニジ／グ工具４６の先端は丸められ
ており、それゆえ、小さな点状の領域だけがガラス製の
ワーク４８に接触する。

この）々ニシング工具４６は取付部材５０に固定されて
いる。染付部材５０及びノ々ニシング工具４６はばね５
２によって軸方向にワーク４８へ向かって弾発されてい
るＯばね５２は比較的小さなばね力を有し、低い制御さ
ハた力で・ζ二シング工具４６をワークに圧着せしめて
し）る０取付部材５０を・軸方向及び半径方向で運動さ
せる部材は、第１図に示す実施例と同様であ各）、それ
ゆえ詳細な説明を省く。種々の矢印はそれぞハの部材の
運動方間を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の斜視図及び第２図は本発
明の第２実施例の略示斜視図である０１０・・・スピン
ドル、１１１１．モータ、１２．、ケーシング、１４・
・・軸、１６・・・ガラス製のワーク、２０−０．レー
ザガ／、２２・・、レーザ光線、２４・・・取付部材、
２８・・・工具支持体、３０　、＝アーム、３２・・・
切削工具、３４・・・クロススライダ、３６．３８・・
・ねじ、４０・・・サポート、４２−＠方向制御信号、
４４・・・半径方向制御信号、４５・・・制御回路、４
６・・・ノ々ニジング工具、４８００．ワーク、５０・
・・取付部材、５２・・・ばね代理人　弁理士　　矢　
野　敏　雄 −２：

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ガラス製のワークの表面を切削するシステムにお
   いて、 １１）ガラス製のワークを保持し、かつ回転させる部材
   が設けられてお番）、 １２）ワークの表面へ向けて年中したエネルギを照射り
   、てその照射領域内でガラス材を柔くするためのビーム
   照射袋Ｗが設けら第１てお０、（３）ワークに物理的に
   接触して、ビームによって柔くされたガラス材料を切削
   するための切削装置が前記ビーム胛射装脩に対して定置
   にこれのごく近くに配置されてお番）、かつ、（４）ワ
   ークの種々異なる領域をビームによって照射しかつ切削
   すべく、ワーク沖１転中１ニワークに対する相対的な、
   ビーム照射袋Ｔｌ１ｒ＆び切削装置の位置を変える手段
   が設けらＪｌでいることを特徴とするレーザな補助的に
   使用［１，たガラス製のワークの切削システム。 ２　ビーム照射装置及び切削装置の位置を変える前記手
   段が、ワークの回転方向に関連して生得方向（二前記ビ
   ーム照射装置及び切削装置を運動させる部材から成る特
   許請求の範囲第１項記載の切削システム。 ３、　前記切削装置が切削中に、ビーム照射装置とほぼ
   同じ平径方向の距離に維持さハている特許請求の範囲第
   ２項記載の切削システム０４、　前記切削装置が、ワー
   ク回転の道筋内でビーム照射装置によるガラス材の柔軟
   化に続いて配置されている特許請求の範囲第３項記載の
   切削システム。 ５、　切削装置が、ワークのビーム照射領域に接触すべ
   く比較的小さな面を備えた工具を有している特許請求の
   範囲第４項記載の切削システム０ ６、−１転するワークに対するビーム照射装置及び前記
   工具の相対運動が数値制御式電気システムによって側副
   されている特許請求の範囲第５項記載の切削システム。 ７、　前記工具が鋭く尖った工具・ζイトから成る特許
   請求の範囲第６項記載の切削システム。 ８、　前記工具が・Ｓニシング工具と、この・々ニシン
   グ工具を、コントロールされた弱いばね力によってワー
   クに接触せしめるべく弱いばね力を有するばねとから成
   る特許請求の範囲第６項記載の切削システム。 ９　前記集中したエネルギがレーザ光線かう成る特許請
   求の範囲第１項乃至第８項のいずれかｌ−項記載の切削
   システム。 １０、前記集中したエネルギが電子ビームから成る特許
   請求の範囲ｗＪ１項乃至第８項のいずれか１項記載の切
   削システム。 １１、前記集中したエネルギが火炎がら成る特許請求の
   範囲第１項乃至第８項のいずれが１項記載の切削システ
   ム。