JPWO2017002656A1 - Glass plate cutting method, glass plate cutting device, and method of manufacturing cut glass plate - Google Patents
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Abstract
開示されているのは、ガラス板の折割りによる切断方法において、切断予定線上の該ガラス板のエッジ部に初期亀裂を生じさせる工程、該初期亀裂を含む切断予定線上を、赤外線ラインヒータを用いて赤外光をライン状に集光照射し、該ガラス板を透過する赤外光によって切断予定面を加熱する工程、加熱工程の後に該亀裂近傍の切断予定線上を冷却し、該初期亀裂を該切断予定線に沿って伝播させて伝播亀裂を形成させる工程、及び該伝播亀裂を該切断予定線の終端まで進展させて切断線状亀裂を形成した後、該切断線状亀裂に沿って折割る工程、を含むことを特徴とするガラス板の切断方法である。これは、良好な切断速度を維持しながら、残留応力を有するガラス板であっても切断可能な、直線性に優れたガラス板の折割りによる切断方法である。What is disclosed is a method of generating an initial crack in an edge portion of the glass plate on the planned cutting line in a cutting method by breaking a glass plate, and using an infrared line heater on the planned cutting line including the initial crack. Infrared light is condensed and irradiated in a line shape, and the cutting target surface is heated by infrared light transmitted through the glass plate. After the heating step, the cutting line near the crack is cooled, and the initial crack is removed. Propagating along the planned cutting line to form a propagating crack, and after propagating the propagating crack to the end of the planned cutting line to form the cutting linear crack, folding along the cutting linear crack A method for cutting a glass plate, comprising a step of breaking. This is a cutting method by splitting a glass plate with excellent linearity that can cut even a glass plate having a residual stress while maintaining a good cutting speed.
Description
本発明は、ガラス板の熱歪みを利用したガラス板の切断方法と切断装置、及び切断ガラス板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for cutting a glass plate using thermal strain of the glass plate, and a method for manufacturing a cut glass plate.
従来、ガラス板を切断する方法は、タングステンカーバイトや多結晶ダイヤモンドなどの超硬工具刃によって、切断予定線上の表面にスクライブ線(傷)を入れ、スクライブ線に直行する方向に曲げ応力を加えて折割るという、機械的な手法が用いられて来た。 Conventionally, a glass plate is cut using a carbide tool blade such as tungsten carbide or polycrystalline diamond to insert a scribe line (scratch) on the surface to be cut, and to apply a bending stress in a direction perpendicular to the scribe line. The mechanical method of breaking is used.
ところが、上記のような超硬工具刃を用いてスクライブ線を入れると、ガラス板の表層部が必要以上に抉られる事になり、目に見えないような微細なクラックが生じると共に、微小なガラス屑が発生してしまう。クラックは切断面の強度を低下させたり、切断後のガラス板のエッジ品質を悪化させることがある。また、ガラス屑は切断面を汚染し、切断面に新たな傷を生じさせたり、洗浄によって除去し難いという問題があった。 However, if a scribe line is inserted using a carbide tool blade as described above, the surface layer portion of the glass plate will be crushed more than necessary, resulting in invisible fine cracks and a small glass. Waste will be generated. Cracks may reduce the strength of the cut surface or deteriorate the edge quality of the glass plate after cutting. Further, the glass dust has a problem that it contaminates the cut surface, causes new scratches on the cut surface, and is difficult to remove by washing.
前述したような超硬工具刃等を用いずにガラス板を切断する方法が検討されており、良好な切断面を得られる代表的な方法として、レーザ照射による熱歪みを利用する種々の手法が挙げられる。例えば特許文献1には、ガラスリボンを割断して矩形状のガラス板を得る割断方法が開示されている。当該文献によると、ガラス板のエッジ部に予備亀裂を形成し、該予備亀裂の端部近傍に局所的な加熱を加え、その加熱点を移動させることにより亀裂を伝播させ、最後に折割りを行ってガラス板を割断している。尚、局所的な加熱手段としては、レーザや燃焼炎が挙げられている。しかし、レーザによる加熱手段を用いた切断方法は、レーザ出力が高出力なものでも数100Wオーダーであるために、ガラス板の厚みが厚くなると切断出来なくなるという問題があった。
A method of cutting a glass plate without using a carbide tool blade or the like as described above has been studied. As a typical method for obtaining a good cut surface, there are various methods using thermal distortion caused by laser irradiation. Can be mentioned. For example,
また、特許文献2には、加熱バーナーによって切断予定線付近の温度が130℃以上、該切断予定線を中心に10mm幅の両端部領域左右の温度が最高温度の45%以上となるように加熱し、この加熱部をミストで局所冷却することよって、始点に設けたクラック(亀裂)を伝播させ、最後に折割りを行う切断方法が開示されている。当該文献では、切断予定の領域を加熱する事によって残留応力を緩和させ、該加熱領域をミストで局所冷却することにより、冷却部分に大きな熱衝撃を与え、切断に必要な亀裂を伝播させる引っ張り応力を発生させている。
In
また、本出願人も、熱歪みを利用したガラス板の切断装置を出願している(特許文献3)。当該装置は赤外線ラインヒータを集光照射し、ガラス板を非接触かつフルボディで切断する事を可能としており、キリコやマイクロクラック等を生じないものである。 The present applicant has also applied for a glass sheet cutting device using thermal strain (Patent Document 3). The apparatus collects and irradiates an infrared line heater, and can cut the glass plate in a non-contact and full-body manner, and does not cause a silico or a microcrack.
前述した熱歪みを利用してガラス板を切断する方法は、切断面の品質が良好になる為、従来の超硬工具を用いる切断方法よりも有用である。しかし一方で、当該方法は製造されたままのガラス板自体の内部に残留する残留応力の影響を大きく受ける為、残留応力が無視出来ない程に大きい場合は切断速度が大幅に低下する。または、切断に必要な亀裂の伝播方向や進展速度等のコントロールが困難になるという問題がある。 The method of cutting the glass plate using the thermal strain described above is more useful than the conventional cutting method using a cemented carbide tool because the quality of the cut surface is improved. However, since the method is greatly affected by the residual stress remaining inside the as-manufactured glass plate itself, the cutting speed is greatly reduced when the residual stress is so large that it cannot be ignored. Or, there is a problem that it is difficult to control the propagation direction and the propagation speed of cracks necessary for cutting.
残留応力とは、例えばフロート法を用いて製造したガラス板の端部領域に多く見られるものであり、製造過程で板状に成型した後の冷却工程において、冷却の速度が適していない場合等にガラス板の端部領域に生じるものである。このガラス板の端部領域は、大きな残留応力を有する他にも、ガラス端へ行く程板厚が不均等になったりうねりが発生していたりする為、通常は上記の端部領域を不要部分として除去を行う。広く行われている手法では、超硬工具刃を用いてスクライブ線を入れ、これを折割り又は叩く等で端部領域を30〜45cm程度の幅で除去していた。しかしこの方法では、切断時に細かなガラス屑が飛散し、ガラスの切断面や表面に付着してしまうという問題があった。また一方で、前述したように熱歪みを利用した方法では、残留応力が大きい為に切断が出来ないという問題があった。 Residual stress, for example, is often found in the edge region of a glass plate manufactured using the float process, and when the cooling rate is not suitable in the cooling step after being formed into a plate shape in the manufacturing process, etc. It occurs in the end region of the glass plate. In addition to having a large residual stress, the end region of this glass plate usually has an uneven thickness or waviness as it goes to the end of the glass, so the above end region is usually removed as an unnecessary part. I do. In a widely practiced method, a scribe line is inserted using a carbide tool blade, and the end region is removed with a width of about 30 to 45 cm by breaking or hitting it. However, this method has a problem in that fine glass dust is scattered during cutting and adheres to the cut surface or surface of the glass. On the other hand, as described above, the method using thermal strain has a problem that cutting cannot be performed due to a large residual stress.
特許文献2に開示された方法は、上記のガラス端部領域の切断に対応した手法であり、有用である。しかし、加熱手段がバーナーの燃焼炎である為に、切断予定線上や加熱エリア内での温度分布の調整、板厚方向への加熱が難しいことや、切断予定線に対し両端10mmの領域を加熱するため、亀裂がこの領域内で蛇行する可能性があり、亀裂を直線的に進展させることが難しいと予想される。
The method disclosed in
また、前述したように本出願人が出願した赤外線ラインヒータを集光照射する装置は、上記の特許文献2に開示された手法よりも切断工程が少なく、簡単な操作で直線性に優れた切断を可能とする。しかし一方で、前述したようなフロート法で製造したガラス板の端部領域を切断しようとすると、フルボディ切断にかかる時間が長くなり、生産タクトが低下してしまうという新たな問題が生じることがわかった。
In addition, as described above, the apparatus for condensing and irradiating the infrared line heater filed by the present applicant has fewer cutting steps than the method disclosed in
本発明は、良好な切断速度を維持しながら、残留応力を有するガラス板であっても切断可能な、直線性に優れたガラス板の折割りによる切断方法を得ることを目的とした。 An object of the present invention is to obtain a cutting method by splitting a glass plate with excellent linearity that can cut even a glass plate having a residual stress while maintaining a good cutting speed.
本発明者が前記課題に対して鋭意検討を行ったところ、赤外線ラインヒータを用いて亀裂を含む切断予定線上を集光照射すると、一定時間経過後にガラス板の表面〜裏面に亘って、亀裂が切断予定線上に直線性良く伝播する事がわかった。しかし一方で、亀裂の伝播速度は良好とは言えないものだった。そこで、さらに検討を進めたところ、切断予定線上の赤外線ラインヒータによって加熱された箇所に圧縮空気を吹き付けると、ガラス板の表面のみ亀裂の伝播が生じることがわかった。伝播した亀裂は切断予定線に沿って直線性が良く、さらに伝播速度が良好なものであったことから、ガラス板の表面に亀裂を伝播させた後、該亀裂に沿って折割りを行ったところ、切断後のガラス板の切断面の長さ方向の直線性及びガラス板面との直角性は良好なものとなった。 When the present inventor has conducted earnest studies on the above problems, when an infrared line heater is used to collect and irradiate the planned cutting line including cracks, cracks are observed over the surface to the back surface of the glass plate after a certain period of time. It was found that it propagates with good linearity on the planned cutting line. However, on the other hand, the crack propagation rate was not good. As a result of further investigations, it was found that when compressed air was blown onto the portion heated by the infrared line heater on the planned cutting line, crack propagation occurred only on the surface of the glass plate. Since the propagated crack had good linearity along the planned cutting line and the propagation speed was good, after propagating the crack to the surface of the glass plate, it was split along the crack. However, the linearity in the length direction of the cut surface of the glass plate after cutting and the right angle with the glass plate surface were good.
すなわち本発明は、ガラス板の折割りによる切断方法において、切断予定線上の該ガラス板のエッジ部に初期亀裂を生じさせる工程、該初期亀裂を含む切断予定線上を、赤外線ラインヒータを用いて赤外光をライン状に集光照射し、該ガラス板を透過する赤外光によって切断予定面を加熱する工程、加熱工程の後に該亀裂近傍の切断予定線上を冷却し、該初期亀裂を該切断予定線に沿って伝播させて伝播亀裂を形成させる工程、及び該伝播亀裂を該切断予定線の終端まで進展させて切断線状亀裂を形成した後、該切断線状亀裂に沿って折割る工程、を含むことを特徴とするガラス板の切断方法である。 That is, the present invention provides a method of generating an initial crack in an edge portion of the glass plate on the planned cutting line in a cutting method by breaking a glass plate, and a red line is formed on the planned cutting line including the initial crack using an infrared line heater. Condensing and radiating external light in a line shape, heating the planned cutting surface with infrared light transmitted through the glass plate, cooling the planned cutting line near the crack after the heating step, and cutting the initial crack Propagating along a planned line to form a propagating crack, and extending the propagating crack to the end of the planned cutting line to form a cut linear crack, and then breaking along the cut linear crack And a glass plate cutting method characterized by comprising:
また、本発明の実施形態のひとつは、ガラス板を配置する保持機構、赤外光をライン状に集光照射しガラス板を透過する赤外光によって切断予定面を加熱する赤外線ラインヒータ、該ガラス板の切断予定線上を冷却する冷却機構、及び該ガラス板を折割る折割り機構を備えることを特徴とするガラス板の切断装置である。 Also, one of the embodiments of the present invention is a holding mechanism for arranging a glass plate, an infrared line heater for condensing and irradiating infrared light in a line shape, and heating a planned cutting surface with infrared light transmitted through the glass plate, A glass plate cutting apparatus comprising: a cooling mechanism for cooling a planned cutting line of a glass plate; and a folding mechanism for breaking the glass plate.
また、本発明の実施形態のひとつは、折割りによる切断ガラス板の製造方法において、切断予定線上の該ガラス板のエッジ部に初期亀裂を生じさせる工程、該初期亀裂を含む切断予定線上を、赤外線ラインヒータを用いて赤外光をライン状に集光照射し、該ガラス板を透過する赤外光によって切断予定面を加熱する工程、加熱工程の後に該亀裂近傍の切断予定線上を冷却し、該初期亀裂を該切断予定線に沿って伝播させて伝播亀裂を形成させる工程、及び該伝播亀裂を該切断予定線の終端まで進展させて切断線状亀裂を形成した後、該切断線状亀裂に沿って折割る工程、を含むことを特徴とする切断ガラス板の製造方法である。 Further, one of the embodiments of the present invention is a method of producing an initial crack in the edge portion of the glass plate on the planned cutting line in the method of manufacturing a cut glass plate by splitting, on the planned cutting line including the initial crack, Condensing and irradiating infrared light in a line using an infrared line heater, heating the planned cutting surface with infrared light transmitted through the glass plate, and cooling the planned cutting line near the crack after the heating process A step of propagating the initial crack along the planned cutting line to form a propagating crack; and after the propagating crack is propagated to the end of the planned cutting line to form the cut linear crack, A method for producing a cut glass sheet, comprising a step of breaking along a crack.
本発明により、残留応力を有するガラス板にも良好な切断速度を維持しながら切断可能な、ガラス板の折割りによる切断方法を得ることが可能となった。また、本発明により得られた切断ガラス板は、切断面の長さ方向の直線性及びガラス板面との直角性が優れた鏡面となることがわかった。 According to the present invention, it is possible to obtain a cutting method by splitting a glass plate that can be cut while maintaining a good cutting speed even on a glass plate having a residual stress. Moreover, it turned out that the cut glass plate obtained by this invention becomes a mirror surface excellent in the linearity of the length direction of a cut surface, and the orthogonality with a glass plate surface.
本発明は、ガラス板の折割りによる切断方法において、切断予定線上の該ガラス板のエッジ部に初期亀裂を生じさせる工程、該初期亀裂を含む切断予定線上を、赤外線ラインヒータを用いて赤外光をライン状に集光照射し、該ガラス板を透過する赤外光によって切断予定面を加熱する工程、加熱工程の後に該亀裂近傍の切断予定線上を冷却し、該初期亀裂を該切断予定線に沿って伝播させて伝播亀裂を形成させる工程、及び該伝播亀裂を該切断予定線の終端まで進展させて切断線状亀裂を形成した後、該切断線状亀裂に沿って折割る工程、を含むことを特徴とするガラス板の切断方法である。 The present invention provides a method of generating an initial crack in an edge portion of the glass plate on a planned cutting line in a cutting method by breaking a glass plate, and an infrared line heater is used for infrared cutting on the planned cutting line including the initial crack. Condensing and irradiating light in a line shape, heating the planned cutting surface with infrared light transmitted through the glass plate, cooling the planned cutting line near the crack after the heating step, and cutting the initial crack to the cutting schedule A step of propagating along the line to form a propagation crack, and a step of extending the propagation crack to the end of the line to be cut to form a cut linear crack and then breaking along the cut linear crack; It is the cutting method of the glass plate characterized by including.
本明細書では、亀裂の始端側をXマイナス方向、亀裂が伝播する進行方向をXプラス方向とし、ガラス板の幅方向をY方向とし、ガラス板の厚み方向をZ方向とした。 In the present specification, the starting end side of the crack is the X minus direction, the traveling direction in which the crack propagates is the X plus direction, the width direction of the glass plate is the Y direction, and the thickness direction of the glass plate is the Z direction.
前述したように、赤外線ラインヒータを集光照射したまま所定時間加熱を続けると、ガラス板の表面から裏面に亘る面状亀裂が生じるため、最終的にガラス板をフルボディで切断することになる。本発明は、集光照射開始後〜亀裂の伝播が始まるまでの間に、集光照射された近傍のガラス板表面の強制冷却を行う事によって、亀裂の伝播をライン状にガラス板表面に留め、最後に折割りを行うことによって、ガラス板の切断を完了するものである。 As described above, if heating is continued for a predetermined time while condensing and irradiating the infrared line heater, a planar crack occurs from the front surface to the back surface of the glass plate, so that the glass plate is finally cut with a full body. . In the present invention, the propagation of cracks is confined to the surface of the glass plate in a line by performing forced cooling of the surface of the glass plate in the vicinity of the focused irradiation after the start of the focused irradiation until the propagation of the crack starts. Finally, cutting the glass plate is completed by splitting.
本発明において、切断の対象とするガラス板は、一般的な建築用板ガラス(例えばJIS R3202に記載の板ガラス)として用いられる、厚み2mm以上、25mm以下の板状のガラスが好ましい。ただし、この厚みに限定されるものではなく、より薄いガラス板でも、より厚いガラス板でも本発明の方法によって切断可能である。 In the present invention, the glass plate to be cut is preferably a plate-like glass having a thickness of 2 mm or more and 25 mm or less used as a general architectural plate glass (for example, a plate glass described in JIS R3202). However, it is not limited to this thickness, and even a thinner glass plate or a thicker glass plate can be cut by the method of the present invention.
上記の「ガラス板の表面の強制冷却」とは、表面のみの冷却に限定するものではなく、表面からZ方向への長さ(以下、「深さ」と記載することもある)を有するものとしてもよい。冷却される深さは、例えば全厚の50%以下、好ましくは30%以下としてもよい。 The above-mentioned “forced cooling of the surface of the glass plate” is not limited to the cooling of only the surface, but has a length in the Z direction from the surface (hereinafter sometimes referred to as “depth”). It is good. The depth to be cooled may be, for example, 50% or less, preferably 30% or less of the total thickness.
上記の「切断予定線」とは、ガラス板面上の切断を行う位置を定める直線のラインを指すものとする。また、「切断予定線上」とは、切断予定線を含むX−Y面上を指すものとする。また、切断予定線を含むX−Z面は切断後に切断面となるが、切断前において切断面に相当する仮想の面を「切断予定面」とする。 The above-mentioned “scheduled cutting line” refers to a straight line that defines a position for cutting on the glass plate surface. Further, “on the planned cutting line” refers to the XY plane including the planned cutting line. The XZ plane including the planned cutting line becomes a cut surface after cutting, and a virtual surface corresponding to the cut surface before cutting is defined as a “scheduled cutting surface”.
本発明では、赤外線ラインヒータで赤外光を集光照射し、ガラス板を透過する赤外光によって切断予定面を加熱した後の切断予定線上を冷却することによって、ガラス板表面に引っ張り応力を生じさせ、ガラス板表面の切断予定線上に亀裂を伝播させる。冷却は切断予定線上の亀裂近傍に行うが、この「近傍」は亀裂を含めても、亀裂と隣接又は近接していてもよいものとする。 In the present invention, infrared light is condensed and irradiated by an infrared line heater, and the surface to be cut is heated after the surface to be cut is heated by infrared light transmitted through the glass plate, whereby tensile stress is applied to the surface of the glass plate. The crack is propagated on the planned cutting line on the surface of the glass plate. The cooling is performed in the vicinity of the crack on the planned cutting line, and this “near” may include a crack, or may be adjacent to or close to the crack.
また、前述した「加熱後に該亀裂近傍の切断予定線上を冷却し」の「加熱後」とは、ガラス板の温度が上昇した状態であればよく、赤外線ラインヒータにより赤外光が集光照射されている最中でも、赤外光の集光照射を終えた後でもよい。冷却開始時の目安となるガラス板の温度は、ガラス板内の残力応力によっても異なるが、赤外光の焦点近傍におけるガラス板の最高温度が約60〜70℃以上の時としてもよい。上限値については特に限定するものではないが、例えば200℃以下としてもよい。 In addition, the “after heating” in the above-mentioned “cooling on the cutting line near the crack after heating” is sufficient if the temperature of the glass plate is raised, and infrared light is condensed and irradiated by an infrared line heater. Even after being done, it may be after finishing the focused irradiation of infrared light. Although the temperature of the glass plate which becomes a standard at the start of cooling varies depending on the residual stress in the glass plate, the maximum temperature of the glass plate in the vicinity of the focus of infrared light may be about 60 to 70 ° C. or more. Although it does not specifically limit about an upper limit, For example, it is good also as 200 degrees C or less.
また、本明細書では、ガラス板内の残留応力を測定するのは困難である為、残留応力の強さを表面圧縮応力で表すものとする。表面圧縮応力とはガラス板の表面に生じている圧縮応力であり、この値が大きい程表面圧縮応力が強く、ガラス板内の残留応力が強いと言える。前述したようなフロート法で製造したガラス板の端部領域の表面圧縮応力を測定したところ、いずれも6MPa以上となった。尚、本明細書では、表面圧縮応力として、ガラス表面応力計(折原製作所製:FSM−7000H)を用いて、JIS R3222準拠の方法により測定した。 Moreover, in this specification, since it is difficult to measure the residual stress in a glass plate, the strength of a residual stress shall be represented by surface compressive stress. The surface compressive stress is a compressive stress generated on the surface of the glass plate. The larger the value, the stronger the surface compressive stress and the stronger the residual stress in the glass plate. When the surface compressive stress of the edge part area | region of the glass plate manufactured by the float method mentioned above was measured, all became 6 Mpa or more. In this specification, the surface compressive stress was measured by a method according to JIS R3222 using a glass surface stress meter (manufactured by Orihara Seisakusho: FSM-7000H).
また、「切断ガラス板」とは、前述した折割り後に分割されたガラス板を指す。特に、ガラス板の圧縮応力の強い端部領域を切断する際は、ガラス板の端部領域を切り離した後のものを「切断ガラス板」、切り離された端部領域を「耳部」とする。なお、ガラス板を所定サイズに分割する場合も、分割後のガラス板を「切断ガラス板」としてよい。上記の「耳部」は不要部分であり、切断ガラス板から取り除かれた後、通常はカレットとして扱われる。 Further, the “cut glass plate” refers to a glass plate divided after the above-described splitting. In particular, when cutting the edge region of the glass plate where the compressive stress is strong, the glass plate after cutting the edge region is called “cut glass plate”, and the cut edge region is called “ear”. . In addition, also when dividing | segmenting a glass plate into predetermined size, the glass plate after a division | segmentation is good also as a "cut glass plate." The above-mentioned “ear part” is an unnecessary part and is usually treated as a cullet after being removed from the cut glass plate.
(ガラス板の切断装置)
以下に本発明のガラス板の切断装置について説明する。本発明の実施形態のひとつは、ガラス板を配置する保持機構、赤外光をライン状に集光照射しガラス板を透過する赤外光によって切断予定面を加熱する赤外線ラインヒータ、該ガラス板の切断予定線上を冷却する冷却機構、及び該ガラス板を折割る折割り機構を備えることを特徴とするガラス板の切断装置である。(Glass plate cutting device)
The glass plate cutting device of the present invention will be described below. One of the embodiments of the present invention is a holding mechanism for arranging a glass plate, an infrared line heater for condensing and irradiating infrared light in a line shape, and heating a plane to be cut by infrared light transmitted through the glass plate, the glass plate A glass plate cutting apparatus comprising: a cooling mechanism for cooling a predetermined cutting line, and a folding mechanism for breaking the glass plate.
本実施形態の一例を図1〜3に示した。図1〜3に示す実施態様では、赤外線ラインヒータ10、冷却機構20、折割り機構30、ガラス板の保持機構40、門型のフレーム50を備えている。また、本例では、保持機構40として、矩形のガラス板1を搬送させる搬送コンベア41を有し、搬送の上流でガラス板1表面の切断予定線L上に、初期亀裂2aを伝播させた伝播亀裂2bをガラス板1の終端まで伝播させ、切断線状亀裂2を形成した後、ガラス板1を搬送して下流の折割り機構30を用いて、上記の切断線状亀裂2に沿って折割りを行う。尚、図1〜3は両側にガラス板の端部領域3を有する場合の切断する装置であり、以下の説明もそれに準じるが、当然片側の端部領域3だけを切断するようにしてもよい。
An example of this embodiment is shown in FIGS. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the
(赤外線ラインヒータ10)
赤外線ラインヒータ10はガラス板1の切断予定面を加熱するものであり、赤外線ランプと、該ランプから発する光を集光する集光部とを有する。該赤外線ラインヒータ10を用いると、ライン状に集光した赤外光11をガラス板の切断予定線上を含む切断予定面に照射することが可能であり、前述したように赤外線ラインヒータの焦点近傍におけるガラス板表面の最高温度が約60〜70℃以上になるように加熱する。また、赤外光11はガラス板1内部を透過するが、透過中に一部ガラス板1内に吸収されることによって、ガラス板1の温度を上昇させる。すなわち、入射光は焦点近傍で一部吸収され、吸収されなかった赤外光11は焦点を過ぎた後、ガラス板1内部を進行する。ガラス板1内部を進行する赤外光11についても一部吸収され、吸収されなかった赤外光11はさらにガラス板1内部を進行する。(Infrared line heater 10)
The
使用する赤外線ラインヒータ10は、赤外光11によって切断予定面を含む領域の温度を上昇させるものであれば、ランプ長やランプ出力は適宜選択すればよい。なお、本発明の実施例においては、赤外線ラインヒータ10として赤外線ランプの長さが280mmで出力が2800Wのものを用いた。
As long as the
赤外線ランプは赤外光を発するものであればよく、近赤外線、中赤外線、遠赤外線等から適宜選択すればよい。ガラス板1は近赤外線領域における透過率が30〜85%程度であり、他の波長領域よりもガラス板内部の光吸収率が高い。その為、使用する赤外線ランプとしては、780〜2500nmの波長光を発するものが好ましい。
The infrared lamp only needs to emit infrared light, and may be appropriately selected from near infrared, middle infrared, far infrared, and the like. The
赤外線ラインヒータ10の赤外線ランプの長さが切断予定線Lよりも短い場合は、赤外線ラインヒータ10又はガラス板1をX方向へ動かすことによって切断予定線Lの全長を集光照射させることが可能である。すなわち、赤外線ラインヒータ10又はガラス板1を移動させる移動機構を備えるのが好ましい。
When the length of the infrared lamp of the
また、本発明者の検討によって、同じ出力の赤外線ラインヒータ10同士を比較すると、赤外線ランプの長さが長い方が、切断速度が速い傾向にあることがわかっている。赤外線ランプの長さを長くするには、赤外線ランプの長い赤外線ラインヒータ10を用いてもよいが、例えば複数の赤外線ラインヒータ10を直線状に並べることで対応することも可能である。
Further, as a result of the study by the present inventor, when comparing the
すなわち、前記赤外線ラインヒータ10は、切断予定線Lに沿う方向に複数台連結されているのが好ましい。この時、赤外線ランプ間の間隔が広いと良好な切断面が得られない事があるため、間隔は極力狭くすることが望ましい。上記の間隔は、例えば2cm程度開いていた場合であっても、ガラス2の切断において支障は生じない。
That is, it is preferable that a plurality of the
また、赤外線ラインヒータ10は、赤外線ラインヒータのフィラメントを冷却可能な冷却装置(図示しない)を備えるのが好ましい。該冷却装置はフィラメントを冷却可能であればよく、例えばフィラメント近傍に流路を備え、該流路に冷却水を流す循環冷却装置が挙げられる。フィラメントの発熱が過ぎると、赤外線ランプの寿命を短くしたり、装置の故障等の原因となるが、上記の循環冷却装置を用いると過度の発熱を抑制することが可能となる。また、該冷却装置は既存のものであれば特に限定するものではなく、上記の冷却水を用いる装置の他に風冷装置等であってもよい。
The
集光部は、上記の赤外線ランプの光を焦点でライン状に集光させるものであればよいが、例えば凹面鏡等の反射鏡が挙げられる。反射鏡を用いる場合は、赤外線ランプを挟んでガラス板1の照射面と向き合うように設置する。また、赤外線ランプから発する赤外光を無駄なく集光するために、反射鏡の長さは、赤外線ランプよりも長いものを使用するのが好ましい。また、反射鏡表面を金メッキ処理すると反射率が向上し、より赤外光を無駄なく集光することができる。
Although the condensing part should just condense the light of said infrared lamp in a line shape with a focus, For example, reflective mirrors, such as a concave mirror, are mentioned. When using a reflecting mirror, it is installed so as to face the irradiation surface of the
上記の反射鏡の他にも、例えばシリンドリカルレンズ等の各種レンズを用いてもよい。シリンドリカルレンズを用いる場合は、赤外線ランプとガラス板1との間に設置する。
In addition to the above reflecting mirror, various lenses such as a cylindrical lens may be used. When using a cylindrical lens, it is installed between the infrared lamp and the
また、切断精度を上げることを目的として、赤外光の焦点における集光幅は極力狭くするのが好ましい。例えば、赤外線ラインヒータ10の場合は集光幅を1〜5mm程度とするのが一般的であるが、これに限定されるものではない。また、さらに集光幅を狭くするために、図示しない遮光スリットを用いてもよい。また、集光の効率を上げるために、ガラス板1の表面の切断予定線L上に赤外線吸収層を形成してもよい。該赤外線吸収層は集光幅以下とするのが好ましく、例えば黒色ペン等でラインを引くのが簡便である。
For the purpose of increasing the cutting accuracy, it is preferable to reduce the light collection width at the focal point of the infrared light as much as possible. For example, in the case of the
(赤外線ラインヒータ10の移動機構)
図1、2は、赤外線ラインヒータ10の移動機構としてフレーム50及び搬送レール51を備えている。上記のフレーム50は門型で、赤外線ラインヒータ10がY方向へ動くのを可能とし、搬送レール51はX方向へ動くのを可能とする。図1、2では両方を備えているが、当然ながら片方だけを備えるものでもよい。(Movement mechanism of infrared line heater 10)
1 and 2 include a
(フレーム50)
図1、図2では、赤外線ラインヒータ10の保持に門型のフレーム50を用いている。フレーム50はガラス板1を幅方向に横切るように配置され、赤外線ラインヒータ10とガラス板1の表面とが、平行を保つように赤外線ラインヒータ10を保持する。フレーム50は、ガラス板1の真上をY方向に移動可能なスライダ52を備える。スライダ52は角棒状でY方向に貫通孔を有し、フレーム50が該貫通孔に挿通されている。また、スライダ52はX方向にも連結用の孔を有し、該孔を介して連結具53が連結されている。連結具53は、赤外線ラインヒータ10上部に設けられた孔とも連結することによって、フレーム50に赤外線ラインヒータ10を固定し、同時にスライダ52によって赤外線ラインヒータ10をY方向へ移動させ、Y方向の位置決めを可能としている。(Frame 50)
In FIG. 1 and FIG. 2, a
図1ではフレーム50に2台の赤外線ラインヒータ10を設置している。このようにすることで、両端部の切断を同時に行うことが可能である。また、フレーム50に1台の赤外線ラインヒータ10を設置し、これをX方向に2台並べて切断を行うものでもよい。また、上記のような門型のフレーム50でなくとも、切断するガラス板の端部領域3側にポール等で赤外線ラインヒータ10を支持するものでもよい。
In FIG. 1, two
(搬送レール51)
上記のフレーム50は、搬送レール51上を移動可能に設置される。フレーム50は下部にスライダ54を備え、スライダ54を介することによって、搬送レール51上をX方向へ移動する。ガラス板1を搬送させないで集光照射する場合や、搬送させながら集光照射して伝播亀裂2bの伝播速度を調整する場合等に有効である。(Transport rail 51)
The
また、フレーム50は、赤外線ラインヒータ10を昇降させる昇降装置(図示しない)を有してもよい。赤外線ラインヒータ10を昇降可能とすることによって、赤外光の焦点位置を自在に調整することができる。
Further, the
(冷却機構20)
図1、2において、冷却機構20は、赤外線ラインヒータ10のXマイナス側に取り付けられている。冷却機構20は噴出口21を有し、噴出口21からガラス板1の切断予定線L上に、冷却用の流体を吹き付ける。冷却用の流体は特に限定するものではないが、圧縮空気22を用いるのが好ましい。強制冷却を行うことによって被加熱部の表面と内部との間に温度差を生じさせ、引っ張り応力を発生させることが出来れば良いので、例えば、圧縮していない空気でもよく、その他に水やミスト等でもよい。また、この時流体の温度は特に限定するものではないが、例えば噴出口21付近での温度が40℃以下、好ましくは室温以下としてもよい。(Cooling mechanism 20)
1 and 2, the
冷却用の流体を吹き付ける際は、赤外線ラインヒータ10の照射幅程度以下に吹き付けるのが好ましい。本発明は、赤外線ラインヒータ10によってガラス板1をライン状に加熱するものである為、冷却時の幅に厳密さを要求する必要はなく、上記の幅より広い場合であっても切断面が著しく曲がる事はないが、流体を吹き付ける幅を極力狭くすることで、安定的に直線性の良い切断面を得ることが可能となる。
When spraying the cooling fluid, it is preferable to spray it below the irradiation width of the
上記の冷却装置20は、Xマイナス側、すなわち亀裂の伝播方向と反対側に設けられるのが好ましい。本発明では、一度ガラス板1を加熱し、ガラス板1表面の温度を上昇させた後に、冷却装置20によって冷却し引っ張り応力を発生させる。
The
また、図1、2では冷却装置20を赤外線ラインヒータ10に連結したが、これに限定するものではなく、例えば作業者が手持ち等により赤外線ラインヒータ10と別で操作を行うものでもよい。
1 and 2, the
(保持機構40)
保持機構40は、ガラス板1を所定位置に保持するものである。図1〜3では搬送コンベア41を保持機構40として用いているが、搬送機能のない通常の載置台でもよい。また、折割りを行う折割り機構30付近において、折割り操作を妨げないことを目的として、切断線状亀裂2の下方にはガラス板1を載置するような機構を設けないのが望ましい。さらに、切断予定線Lの直下についても、ガラス板1の裏面と接触するような保持機構40を設けないのが望ましい。これは、赤外線ラインヒータ10の照射により、長期使用を経ると保持機構40の熱による損傷が懸念されるためである。また、切断予定線L上のガラス板1の裏面と接触することによって、保持機構40の部材によっては裏面からの放熱を妨げたり、逆に裏面を不必要に冷却することが考えられる。(Holding mechanism 40)
The holding
(搬送コンベア41)
図1〜3では、搬送コンベア41上にガラス板1を載置する。搬送コンベア41は、回転ロール41a間にベルトを架け渡したものである。回転ロール41aは中心に回転軸41bが貫通しており、回転軸41bの回転に伴ってベルトを動かす。切断時に温度が上昇するガラス板1と接触する場合や、赤外線ラインヒータ10からの赤外光が該ベルトにも照射されるような場合は、耐熱性を有するものを用いるのが好ましい。(Conveyor 41)
1 to 3, the
また、上記のような搬送コンベア41の他にも、ガラス板1を搬送できれば特に限定するものではなく、連続する回転ロール上を搬送させるものでも、可動式の載置台に設置したガラス板1をスライドさせるようなものでもよい。
In addition to the
(折割り機構30)
表面に切断線状亀裂2を有するガラス板1は、折割り機構30によって折割りを行う。折割り機構30は、ガラス板1を固定又は支持するガラス板固定部33と、折割りを行う折割り装置36とを有する。図1、3は、端部領域3に切断線状亀裂2を有するガラス板1に曲げ応力を加えて折割りを行う装置であり、ガラス板固定部33でガラス板1を固定した後に、切断線状亀裂2の下方から折割り装置36によってZマイナス方向に力を加えて折割りを行い、切断ガラス板4と耳部5に分離する。また、図では各昇降装置とガラス板1との間にそれぞれ長尺部材(34b、35b、36b)を用いているが、形状はこれに限定されるものではない。また、折割り機構30近傍には、切断後の耳部5を回収可能な容器を設けてもよい。(Folding mechanism 30)
The
(ガラス板固定部33)
本例のガラス板固定部33とは、上部昇降装置34と下部昇降装置35によってガラス板1を挟み込み、固定するものである。本例のように搬送コンベア41を用いる場合、ガラス板1が搬送されないように、下部昇降装置35がガラス板1を持ち上げ、搬送コンベア41より浮かせるのが好ましい。(Glass plate fixing part 33)
The glass
ガラス板固定部33は、切断線状亀裂2を中心としてY方向にほぼ等距離に、上部昇降装置34及び下部昇降装置35を配置するのが好ましい。本例では、切断線状亀裂2を中心としてガラス板1を下から押し上げ、ガラス板1をたわませることによって、曲げ応力を発生させる。その為、最大にたわむ箇所が切断線状亀裂2上になるようにするのが好ましく、上記のように等距離に配置することで安定的に直線性よく切断を行うことが可能になる。
It is preferable that the glass
また、切断線状亀裂2の他のガラス板1の表面及び裏面に局所的に強い力が加わることを防ぐのが望ましく、例えばガラス板1との接触面を平滑にしたり、接触面積を広くとる事等が挙げられる。本例では、図1、3に示したように切断線状亀裂2に沿う長尺部材を用いている。長尺部材を用いることによって、安定して直線性が良い切断面を得ることが可能なため好ましい。
Further, it is desirable to prevent a strong force from being locally applied to the front and back surfaces of the
(上部昇降装置34)
上部昇降装置34は、弾性部材34a、長尺部材34b、上部昇降シリンダ34c、及び連結スライダ34dを有する。長尺部材34bは、弾性部材34aを介してガラス板1と接触する。また、上部昇降シリンダ34cは長尺部材34bと接続されており、ガラス板1の固定を可能にする。また、上部昇降シリンダ34cは連結スライダ34dと連結している。連結スライダ34dは内部に貫通孔を有し、懸架ロッド31が該貫通孔に挿通することで、支持柱32に固定される。また、本例では支持柱32間を懸架ロッド31が架橋しており、連結スライダ34dは懸架ロッド31上を移動し、位置を自在に調整することができる。(Upper lifting device 34)
The
上部昇降装置34は、ガラス板1をある程度固定できればよく、ガラス板1をZプラス方向に押し下げる必要はない。前述したように曲げ応力を発生させる際、ガラス板1をたわませるが、上部昇降装置34によって強い力で押さえつけるとたわみが生じ難くなるためである。尚、通常は弾性部材34aの弾性によって吸収できる程度であり、強い力で押し下げるものでなければ適宜調整すればよい。
The
(下部昇降装置35)
下部昇降装置35は、弾性部材35a、長尺部材35b、下部昇降シリンダ35c、スライダ35d、及び移動レール35eを有する。長尺部材35bは、弾性部材35aを介してガラス板1と接触する。また、長尺部材35bには下部昇降シリンダ35cが接続されており、下部昇降シリンダ35cが上昇することによって、ガラス板1を上部へ持ち上げることが可能となる。また、下部昇降シリンダ35cは、下部にスライダ35dと連結し、スライダ35dは移動レール35e上を移動する。これによって、下部昇降装置35をY方向へ移動させることが可能となる。(Lower lifting device 35)
The
なお、切断線状亀裂2のZ方向の深さが深い場合は、下部昇降装置35を切断線状亀裂2の直下付近に設置し、該下部昇降装置35を持ち上げることによって、ガラス板1に曲げ応力を発生させ切断を行ってもよい。下部昇降装置35で持ち上げると、端部領域3の重みによって曲げ応力が加わり、耳部5の分離が可能になる。この時、上部昇降装置34は使用してもしなくても良い。
If the cutting
また、上記のような曲げ応力を加える他にも、せん断力を加えることによって切断を行ってもよい。この場合、ガラス板1を上下の昇降装置で挟みこみ、切断線状亀裂2を中心にして、片側のYプラス側を押し上げ、もう一方のYマイナス側を押し下げることにより、ガラス板1にせん断力が発生し、ガラス板1の切断が可能になる。この場合は後述する折割り装置36を使用しなくともよい。
In addition to applying the bending stress as described above, cutting may be performed by applying a shearing force. In this case, the
(折割り装置36)
折割り装置36は、弾性部材36a、長尺部材36b、及び昇降シリンダ36cを有する。長尺部材36bは、弾性部材36aを介してガラス板1の裏面と接触する。また、長尺部材36bは昇降シリンダ36cに接続されており、昇降シリンダ36cは支持台36dに固定されている。(Folding device 36)
The
前述したように、折割り装置36を押し上げることによって、ガラス板1をたわませ、ガラス板1に曲げ応力を発生させる。この時、折割り装置36は切断線状亀裂2の下に設置するのが好ましい。また、図3では移動機構を備えていないが、当然スライダや車輪等の移動機構を設けてもよい。
As described above, by pushing up the
(制御部)
上記の切断装置は、図示しない制御部を設けてもよい。制御部は搬送コンベア41や折割り機構30、冷却機構20、及び赤外線ラインヒータ10等と接続し、各装置をコンピューター等で遠隔操作することを可能にする。上記に挙げた操作の他にも、赤外線ラインヒータ10の上下方向、幅方向の位置合わせ等に用いてもよい。(Control part)
The cutting apparatus may be provided with a control unit (not shown). The control unit is connected to the
(ガラス板1)
ガラス板1は、赤外光を吸収するガラスであれば特に限定するものではないが、例えばソーダライムガラス、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス、アルミノシリケートガラス等が挙げられる。なお、上記のガラスの他にも、赤外光を吸収し、熱割れを生じる材料であればガラス同様に切断可能である。例えばアルミナ板等のセラミックス材料の板が挙げられる。(Glass plate 1)
The
また、本発明は特にガラス板の端部領域3に有効である。端部領域3は、例えばフロート窯等で板状に成型された後、冷却され易いために残留応力が大きくなった部分である。前述したように、端部領域3は表面圧縮応力が6MPa以上となるガラス板の部分であり、例えば図8に示したように、端部領域3の切断面と対向するX−Z面が曲面になることがある。
The present invention is particularly effective for the
すなわち、本発明は、前記ガラス板が、6MPa以上の表面圧縮応力を有することを特徴とするガラス板に適用するのが好ましい。また、より好ましくは8MPa以上としてもよい。表面圧縮応力の上限値については特に限定するものではないが、例えば一般的な倍強度ガラスの表面圧縮応力の上限値が60MPaであることから、60MPa未満としてもよい。また、倍強度ガラスの表面圧縮応力の下限値である20MPa以下であれば安定的に切断が可能になると考えられるため好ましい。また、当然ながら、本発明は前述したような強い残留応力を有するガラス板でなくとも、当然用いることが可能である。 That is, the present invention is preferably applied to a glass plate characterized in that the glass plate has a surface compressive stress of 6 MPa or more. More preferably, it may be 8 MPa or more. The upper limit value of the surface compressive stress is not particularly limited. For example, since the upper limit value of the surface compressive stress of general double strength glass is 60 MPa, it may be less than 60 MPa. Moreover, since it is thought that it will become possible to cut | disconnect stably if it is 20 MPa or less which is the lower limit of the surface compressive stress of double strength glass, it is preferable. Of course, the present invention can be used even if it is not a glass plate having a strong residual stress as described above.
(ガラス板の切断方法)
以下に本発明のガラス板の切断方法について説明する。前述したように、本発明は、切断予定線上の該ガラス板のエッジ部に初期亀裂を生じさせる工程、該初期亀裂を含む切断予定線上を、赤外線ラインヒータを用いて赤外光をライン状に集光照射し、該ガラス板を透過する赤外光によって切断予定面を加熱する工程、加熱工程の後に該亀裂近傍の切断予定線上を冷却し、該初期亀裂を該切断予定線に沿って伝播させて伝播亀裂を形成させる工程、及び該伝播亀裂を該切断予定線の終端まで進展させて切断線状亀裂を形成した後、該切断線状亀裂に沿って折割る工程、を含むことを特徴とするガラス板の切断方法である。本切断方法の一例を図4〜6に示した。(Glass plate cutting method)
Below, the cutting method of the glass plate of this invention is demonstrated. As described above, in the present invention, the step of generating an initial crack at the edge portion of the glass plate on the planned cutting line, the infrared light is linearized using the infrared line heater on the planned cutting line including the initial crack. A process of heating the surface to be cut by infrared light that is condensed and irradiated and transmitted through the glass plate. After the heating step, the cutting line near the crack is cooled, and the initial crack propagates along the cutting line. Forming a propagating crack and extending the propagating crack to the end of the line to be cut to form a cut linear crack, and then breaking the crack along the cut linear crack. It is the cutting method of the glass plate which makes it. An example of this cutting method is shown in FIGS.
まず、フレーム50を操作して、赤外線ラインヒータ10の赤外光の焦点をガラス板1の表面に合わせ、切断予定線Lの位置を決定する。
First, the
次に、切断予定線L上のガラス板のエッジ部に初期亀裂2aを生じさせる。初期亀裂2aを生じさせるのはガラス板1の表面であるX−Y面でも、ガラス板1の断面であるY−Z面でもよい。
Next, an
初期亀裂2aを生じさせる工程が、切断予定線L上のガラス板1のエッジ部に、赤外線ラインヒータ10からの赤外光を集光照射する工程を含む場合、エッジ部の切断面に不必要な傷がつかない為、良好な切断面を得る事が可能となるため好ましい。ガラス板1のエッジ部は強度が比較的低いため、赤外線ラインヒータ10からの赤外光を所定時間照射してエッジに強い引っ張り応力を生じさせ、該引っ張り応力がエッジ部の強度を超えると初期亀裂2aが発生する。この時発生する初期亀裂2aの深さは、Z方向のガラス板1の裏面にまで達することがある。また、初期亀裂2aのX方向への長さは、赤外線ラインヒータ10の長さ程度になる傾向がある。
When the step of generating the
上記のように初期亀裂2aを発生させる場合の赤外線ラインヒータ10からの赤外光の照射時間は、ガラス板1の残留応力によって異なるが、20〜60秒程度としてもよい。初期亀裂2aがガラス板1の裏面まで到達していた場合であっても、その後の亀裂を伝播させる工程で冷却を行えば、伝播亀裂2bはガラス板1の表面に生じる。また、赤外線ラインヒータ10からの赤外光を集光照射しながら、初期亀裂2aが発生する前に切断予定線L上のエッジ部を冷却することによって、初期亀裂2aをガラス板1表面に形成することもできる。
The irradiation time of the infrared light from the
また、初期亀裂2aを生じさせる工程が、切断予定線L上のガラス板1のエッジ部の表面又は断面を加傷する工程を含んでもよい。この場合は、ガラスカッター等を用いて、X−Y面やY−Z面に浅く傷をつけ、初期亀裂2aとする。この方法だと、初期亀裂2aの形成にかかる時間が短いため、生産タクトを向上させることが可能である。
Further, the step of generating the
次に、図4の(a)に示したように、赤外線ラインヒータ10からの赤外光を切断予定線L上に集光照射し、赤外光の焦点近傍におけるガラス板1の表面の最高温度が60〜70℃以上になるように加熱する。このとき、初期亀裂2aと隣接する、又は重なるように赤外線ラインヒータ10からの赤外光を照射するのが好ましい。
Next, as shown in FIG. 4 (a), infrared light from the
また、赤外線ラインヒータ10の赤外線ランプの長さよりも切断予定線Lが長い場合、上記の伝播亀裂2bの伝播に伴って赤外線ラインヒータ10をXプラス方向へ移動させるか、ガラス板1をXマイナス方向へ搬送させることによって、伝播亀裂2bを切断予定線Lの終端まで伝播させる事が可能である。すなわち、本発明は、前記伝播亀裂2bを切断予定線Lに沿って伝播させる工程において、ガラス板1及び赤外線ラインヒータ10の少なくとも一方を、切断予定線に沿って移動させる工程を含むことが好ましい。また、亀裂2が切断予定線L上を伝播すればよいので、赤外線ラインヒータ10とガラス板1の両方を移動させてもよい。
When the planned cutting line L is longer than the length of the infrared lamp of the
次に、図4の(b)に示したように、冷却機構20から圧縮空気22を吹き付ける。圧縮空気22を吹き付けることによって、赤外線ラインヒータ10で加熱された切断予定線L上を、初期亀裂2aを始端として伝播亀裂2bがガラス板1表面に形成される。圧縮空気22を吹き付ける位置は、前述したように初期亀裂2a及び伝播亀裂2b近傍であればよいが初期亀裂2a及び伝播亀裂2bよりXプラス方向の切断予定線L上を含むことが望ましい。
Next, as shown in FIG. 4B, the
また、圧縮空気22の吹き付けを開始する時間は適宜選択すればよい。例えば、出力2800Wの赤外線ラインヒータ10と19mmのガラス板1を用いたところ、約13〜20秒程度の加熱時間を設けた後に圧縮空気22を吹き付けると、良好に伝播亀裂2bが生じることがわかった。なお、特に吹き付けを行わないまま赤外光の集光照射を続ければ、所定時間経過後に伝播亀裂2bの進展がガラス板の全厚に及ぶようになるが、この進展中に表面に圧縮空気22を吹き付けると、ガラス板1表面の伝播亀裂2bの伝播が優先される。これは、具体的なメカニズムはわからないが、圧縮空気22によってガラス板1表面が急冷され、ガラス板1表面と内部の温度差によって、引っ張り応力がガラス板1表面に誘起される為と推測される。
Moreover, what is necessary is just to select suitably the time which starts blowing of the
上記の引っ張り応力を誘起させる為には、圧縮空気22の吹き付け前後でガラス板1表面と内部の温度差が大きい方が好ましいことから、赤外線ラインヒータ10による加熱直後の切断予定線L上に圧縮空気22を吹き付けるのが好ましい。具体的には、図5に示したように、赤外線ラインヒータ10で加熱した加熱領域11aよりもXマイナス方向に冷却領域22aを設けるのが好ましい。また、図5に示したように、圧縮空気22の吹き付け開始直前に赤外線ラインヒータ10からの赤外光の焦点近傍におけるガラス板1表面の最高温度が60℃未満に下がらないのであれば、加熱領域11aと冷却領域22aとは重ならなくてもよく、例えば1〜5cm程度の間隔を空けても問題なく伝播亀裂2bを伝播させることが可能であった。上記のように加熱領域11aと冷却領域22aとが重ならないようにすることで、図5のガラス板1表面上のA点における赤外線ラインヒータ10による加熱時間を長く取ることができる。尚、A点はガラス板1の搬送に併せて、ガラス板1の搬送方向へ動くものとする。また、冷却領域22aが赤外光11によって加熱されることがないため、上記のA点に生じる表面と内部の温度差を極力大きくすることが可能となる。なお、加熱時間とは、上記のA点を加熱領域11aが通り過ぎるのにかかる時間としてもよく、本実施例においては、加熱時間は前述したように少なくとも17〜20秒程度で伝播亀裂2bの伝播が可能だった。また、この時、A点を冷却領域22aが通り過ぎるのにかかる時間を冷却時間とすると、冷却時間は1〜5秒程度であった。
In order to induce the tensile stress, it is preferable that the temperature difference between the surface of the
本発明者の検討により、前述したように表面圧縮応力が6MPa以上であるガラス板1を切断する場合は、冷却機構20を使用しないと伝播亀裂2bの進展速度が0.3m/分以下となり、圧縮空気22を吹き付けることによって、伝播亀裂2bの伝播速度が3倍以上速くなることがわかった。
When the
次に、図4の(c)に示したように、伝播亀裂2bを切断予定線Lの終端まで進展させる。進展させた後は赤外線ラインヒータ10と冷却機構20をオフにする。また、次のガラス板の切断の為に赤外線ラインヒータ10を連続して使用する場合はこの限りではない。
Next, as shown in FIG. 4C, the
次に、端部領域3の折割りを行う。折割りは作業者の手作業で行ってもよいが、図1、3に示したような折割り機構30を用いてもよい。折割り直前は、図6の(a)に示したように、ガラス板1の表面に切断線状亀裂2が生じている。切断線状亀裂2はZ方向に深くなっており、深さが全厚みと同じになることはない。このガラス板1に折割り操作を行うことによって、図6の(b)に示したように曲げ応力が加わり、切断線状亀裂2に沿ってガラス板1が切断される。折割り操作は図6の(b)のf1のようにガラス板1を持ち上げる事によって、ガラス板1に曲げ応力を加える方法が挙げられる。Next, the
また、発明者が検討したところ、上記の切断線状亀裂2を形成した後に数時間放置してガラス板1の温度を室温程度まで低下させた場合よりも、ガラス板1の温度が下がり切っていない状態で折割り工程を行った方が、折割りし易いことがわかった。従って、折割り工程は、前記切断予定面の少なくとも一部の温度が室温を超える時に開始するのが好ましい。詳細なメカニズムは不明だが、赤外線ラインヒータ10を用いると、赤外光11がガラス板1の内部を進行し、ガラス板1内部に速やかに熱を加えるため、従来のレーザや燃焼炎等を用いた方法と比較してガラス板1の内部に蓄積される熱量が多くなり、結果的にガラス板1を折割りし易い状態にすると予想される。
Further, as a result of examination by the inventors, the temperature of the
また、図6の(c)に示したように、せん断力を加えることによっても切断可能である。せん断力を加える場合は、図6の(c)のf1のようにガラス板1を持ち上げ、f2のように端部領域3側を上から押す事によって、ガラス板1にせん断力が加えられる。いずれにしても、表面の切断線状亀裂2がZ方向へ進展し、ガラス板1の裏面まで達することによってガラス板1の切断が完了し、切断ガラス板4と耳部5に分離される。Further, as shown in FIG. 6C, cutting is also possible by applying a shearing force. When applying a shearing force, the
(赤外線ラインヒータ10照射時のガラス板1の温度分布)
以下に、赤外線ラインヒータ10を用いて加熱を行った際、ガラス板に生じる温度勾配について説明する。室温に保たれていたガラス板1(厚み19mm)に対して、赤外線ラインヒータ10からの赤外光を図7(a)に示したように集光照射し、17秒経過した時のガラス板の温度を測定した結果を図7(b)に示した。この時用いた赤外線ラインヒータ10は、ランプ長さが120mm、出力が1200Wであり、本実施例で用いた赤外線ラインヒータとは長さと出力が異なるが、単位長さ当たりの出力が10W/mmで同じであり、加熱の強さは同程度であると言える。尚、図7は赤外線ラインヒータ10で所定時間赤外光を集光照射した時に生じるガラス板1の温度分布を調べる為に行ったものであり、圧縮空気22等の吹き付けや搬送を行っておらず、伝播亀裂2bは発生していない。(Temperature distribution of
Below, the temperature gradient which arises in a glass plate when it heats using the
図7(b)のArea1はガラス板1の表面付近の測定点であり、赤外線ラインヒータ10からの赤外光の焦点近傍の測定点でもある。該Area1での温度は95.8℃であった。また、Area5はガラス板1の裏面付近の測定点であり、該Area5の測定点と該Area1の測定点とを含むX−Z面が切断予定面になる。該Area5の温度は66.9℃であった。また、Area1、5の側部の測定点であるArea2〜4、6も温度上昇が見られ、いずれも50℃以上だった。また、Area2〜4、6の上限値はArea5の温度未満であった。
以上より、赤外線ラインヒータ10を用いて加熱を行うと、赤外光がガラス板内を透過するのでガラス板1の表面から裏面まで切断予定面の加熱が可能であることがわかる。これに対して、例えばCO2レーザを用いて加熱を行う場合、レーザ光は表面でほとんどが吸収され、裏面まで加熱することが出来ないという特徴がある。また、赤外線ラインヒータ10を用いると焦点で赤外光が集中するが、焦点を過ぎると表面で吸収されなかった赤外光がガラス板1内部を進行する。そのため、焦点とその垂直線上(焦点を含むX−Z面上)だけでなく、板内部における該垂直線上の側部も速やかに加熱することが可能である。これに対して、例えばバーナー等で燃焼炎を用いて加熱を行う場合、燃焼炎はガラス板の表面近傍の温度を上昇させるが、板内部はガラス板表面の熱が熱伝達によって伝わることによって温度上昇するため、板内部の温度上昇までには時間がかかり、温度勾配についても本発明とは異なることが予想される。From the above, it can be seen that when heating is performed using the
従って、本発明は、赤外線ラインヒータ10からの赤外光を集光照射することにより特徴的な温度勾配をガラス板内部に形成すると言える。切断メカニズムについては後述するが、図7(b)のような温度勾配が形成され、かつ表面温度が所定の温度以上となった時にガラス板1表面の冷却を行うことで、好適な引っ張り応力が誘起されて直線性のよい亀裂が伝播すると考えられる。
Therefore, it can be said that the present invention forms a characteristic temperature gradient inside the glass plate by condensing and irradiating infrared light from the
また、上記の測定では、赤外線ラインヒータ10からの赤外光の集光照射開始から17秒後の温度を測定したが、ガラス板1の冷却開始時の表面温度や加熱時間をこれに限定するものではない。前述したように、赤外線ラインヒータ10からの赤外光の焦点近傍におけるガラス板1表面の最高温度が約60〜70℃以上になれば、冷却を開始してもよい。また、ガラス板1の残留応力が強い場合は75℃以上としてもよい。
Moreover, in said measurement, although the temperature of 17 seconds after the condensing irradiation start of the infrared light from the
(伝播亀裂2bがガラス板1の表面を伝播する原理)
本発明のように、ガラス板1の表面を伝播亀裂2bが伝播する原理を以下のように考える。(Principle that
The principle that the
まず、切断予定線L上が局所的に加熱され、ガラス板1の切断予定線Lを含むX−Z面(切断予定面)に図7(b)のような温度勾配が生じる。温度勾配は加熱面側のガラス温度が高く、裏面へ行くに従って低くなっていく。また、ガラス板1表面の、空気との接触面は放熱により温度が若干低下し、それに由来して引っ張り応力が生じる。この時生じている引っ張り応力は、切断予定線Lを含むX−Z面を引き離す方向に生じているが、伝播亀裂2bを伝播させる程の強さはない為、このままだと伝播亀裂2bは伝播しない。
First, the planned cutting line L is locally heated, and a temperature gradient as shown in FIG. 7B is generated on the XZ plane (scheduled cutting plane) including the planned cutting line L of the
上記のようなガラス板内部の温度勾配が生じている状態のガラス板1の表面に、圧縮空気22等を吹き付けて冷却を行うと、ガラス板表面の温度を急激に低下させることになり、より強い引っ張り応力が誘起される。この引っ張り応力が伝播亀裂2bを伝播させる程度の強さに達することで、ガラス板1の表面を伝播亀裂2bが伝播することになる。一方で、ガラス板内部は加熱されたままの状態であり、上記の引っ張り応力が生じると同時にガラス板内部には圧縮応力が誘起されるため、伝播亀裂2bはガラスの板厚方向であるZプラス方向には伝播しない。
When cooling is performed by blowing
上記のように得られた切断ガラス板4は、従来のように超硬工具刃によってスクライブ線を入れ、曲げ応力を加えて折割る方法と比べると、ガラス粉やガラス屑等の「キリコ」の発生が圧倒的に少ないものであった。また、本発明によって得られた切断ガラス板4は、切断精度±1mm以下であり、直線性に優れたものとなった。なお、切断精度は、切断後に得られた切断ガラスの幅方向(Y方向)の長さを測定し、設定値との誤差を示すものである。
The
以下に、本発明の実施例を示す。 Examples of the present invention are shown below.
(実施例)
使用した赤外線ラインヒータ10は、赤外線ラインヒータ(ランプ長さ:280mm、出力:2800W、焦点距離:25mm) ハイベック社製 HYL25−28である。保持機構40としては、回転ロールが連続する搬送台を用いた。(Example)
The used
また、使用したガラス板1(幅:1200mm、長さ:2500mm)を表1に示した。いずれもフロート法で得られるガラスリボンを適度なサイズに切り出したソーダライムガラスであり、表面圧縮応力を測定したところ、端部領域3の幅300mm以内では、6〜22MPaであった。切断予定線Lはガラス板1の長さ方向に平行に設定した(長さ:2500mm)。尚、表1の走査速度の「連続運転」とは、一定の速度でガラス板1を搬送させた事を示している。また、「寸動運転」とは、ガラス板1の搬送と停止を繰り返した事を示しており、走査速度は切断時間と切断距離から算出した平均値である。
Table 1 shows the glass plate 1 (width: 1200 mm, length: 2500 mm) used. Both were soda lime glasses obtained by cutting glass ribbons obtained by the float process into an appropriate size, and when the surface compressive stress was measured, it was 6 to 22 MPa when the width of the
まず、搬送台上にガラス板1を設置し、切断予定線L上に集光照射可能な位置に赤外線ラインヒータ10を設置した。この時、図6の(a)に記載したように、ガラス板1の切断予定線を含むX−Z面に対向するガラス端面からの垂直距離を、切断幅dとした。
First, the
次に、ガラス板1に初期亀裂2aを発生させた。初期亀裂2aは切断予定線Lの始端に20〜60秒程度赤外線ラインヒータ10からの赤外光を集光照射することによって得た。
Next, an
次に、冷却機構20を稼動させ、圧縮空気22を吹きつけながらガラス板1の搬送を行い、伝播亀裂2bを切断予定線Lの終端まで伝播させた。この時、赤外線ラインヒータ10による加熱領域11aと冷却機構20による冷却領域22aとは、約3cmの間隔を保つようにした。なお、切断予定線L上の任意の点上を加熱領域11aが通過する時間を加熱時間とすると、本実施例における加熱時間は、約13〜17秒程度であった。
Next, the
次に、得られた切断線状亀裂2に沿って速やかに折割り操作を行った。折割りはガラス板1の温度が室温以下に下がる前に、図3に示したような曲げ折割機構を用いて行った。
Next, the folding operation was quickly performed along the obtained cut
(比較例)
表1に比較例の条件を示した。比較例では、圧縮空気22を使用せず、折割りも行わなかった。上記以外は、実施例1と同様の方法で切断を行った。(Comparative example)
Table 1 shows the conditions of the comparative example. In the comparative example, the
実施例は、いずれも良好な断面が得られ、切断面に蛇行等も見られなかった。また、作業者によって容易に折割りを行うことができ、耳部5の分離に伴い発生するキリコ等が少なかった(図8)。以上より、本手法は表面圧縮応力が6MPa以上の時好適に利用可能であることがわかった。尚、表面圧縮応力が6MPa未満でも当然利用可能である。 In all the examples, a good cross section was obtained, and no meandering or the like was observed on the cut surface. Further, the operator could easily perform the splitting, and there were few chiricos and the like generated with the separation of the ear part 5 (FIG. 8). From the above, it was found that this method can be suitably used when the surface compressive stress is 6 MPa or more. Of course, it can be used even if the surface compressive stress is less than 6 MPa.
一方で、比較例は良好な切断面が得られたが、切断時間が大幅に増加した。実施例は比較例の3倍以上の速度で伝播亀裂2bを伝播させることが可能である。なお、実施例はガラス板1の表面を伝播亀裂2bが伝播するものであるのに対し、比較例は全厚みに伝播亀裂2bが生じ、この伝播亀裂2bが切断予定線L終端まで伝播するものであった。
On the other hand, in the comparative example, a good cut surface was obtained, but the cutting time was significantly increased. In the example, it is possible to propagate the
(切断面の評価)
切断後に得られた切断ガラス板4の幅方向(Y方向)の長さを測定し、予想値との誤差を調べた。この誤差を切断精度と言い、切断精度が小さい程、切断の直線性が優れていると言える。実施例及び比較例ともに、切断精度が±1mm以下であり、切断の直線性に優れたものとなった。(Evaluation of cut surface)
The length in the width direction (Y direction) of the
また、表面と裏面の幅方向の長さを測定し、表裏面の長さの誤差を調べた。この誤差が小さい程切断面が直角性に優れていると言える。実施例及び比較例ともに、上下ともに長さの誤差が±1mm以下となり、切断面は直角性にも優れたものであった。 Moreover, the length of the width direction of the front surface and the back surface was measured, and the error of the length of the front and back surfaces was examined. It can be said that the smaller this error is, the better the cut surface is at a right angle. In both the example and the comparative example, the length error was ± 1 mm or less both in the upper and lower directions, and the cut surface was excellent in perpendicularity.
(温度分布の測定)
加熱開始から13秒後、15秒後のガラス板1の温度分布について、図7の(b)同様に測定を行った。使用したガラス板1は19mm、赤外線ラインヒータ10はランプ長120mm、1200Wのものを用いた。得られた結果を図9(a)(b)に示した。(Measurement of temperature distribution)
The temperature distribution of the
図9の(a)は13秒後の温度分布であり、最高温度を示すArea1は83.6℃、その垂直下の測定点Area5は59.6℃であった。また、Area2〜4、6はいずれも46℃以上で、Area5未満の温度となった。
FIG. 9A shows the temperature distribution after 13 seconds, where
図9の(b)は15秒後の温度分布であり、Area1は91.3℃、Area5は64.1℃であった。また、Area2〜4、6はいずれも50℃以上で、Area5未満の温度となった。以上より、図9の(a)、(b)の温度分布は共に図7の(b)の温度分布と同様の傾向を示すことがわかった。
FIG. 9B shows the temperature distribution after 15 seconds.
実施例4及び図9の(a)の結果より、厚み25mmのガラス板1、ランプ長120mm、1200Wの赤外線ラインヒータ10を用いて、圧縮空気22を吹き付けた直後のガラス板1の焦点近傍(図9のArea1に該当する測定点)の温度を測定した。具体的には、温度測定を行いながら赤外線ラインヒータ10からの赤外光をガラス板1表面に集光照射し、測定点の最高温度が80℃以上になったところで、焦点近傍に室温の圧縮空気を吹き付けて、その時の同測定点における温度を測定した。
From the results of Example 4 and FIG. 9A, the
上記の測定により、圧縮空気22を吹き付けると急激にガラス板1の表面の温度が約15℃低下することが確認された。以上より、圧縮空気22を吹き付けることで、ガラス板1の表面の温度が急激に低下することが示された。
From the above measurement, it was confirmed that when the
(参考例)
図10に、従来の超硬工具刃で切断予定線L上の全長にスクライブ線を入れて折割りを行った従来品と、本手法品とを示した。(a)に示した従来品のガラス板表面(X−Y面)には、切断時に発生したガラス屑が付着し、また、切断面(X−Z面)はそげが発生し直線性が悪いものである。一方で、(b)に示した本手法品は、ガラス板表面にガラス屑の付着がなく、また、切断面は鏡面となり、そげ等は見られなかった。(Reference example)
FIG. 10 shows a conventional product obtained by splitting a scribe line into the entire length of the cutting planned line L with a conventional carbide tool blade and the present product. The glass plate surface (XY plane) of the conventional product shown in (a) adheres to glass waste generated at the time of cutting, and the cut surface (XZ plane) is bent and has poor linearity. Is. On the other hand, the method product shown in (b) had no glass dust adhered to the glass plate surface, the cut surface was a mirror surface, and no shave or the like was seen.
また、上記の従来品は、切断幅dが30cm以上ないと折割り等を行えず、歩留まりの悪いものであった。しかし、本発明の場合、切断幅dが15cmでも良好な切断を行うことが可能であることがわかった。 In addition, the above-mentioned conventional product has a poor yield because it cannot be folded or the like unless the cutting width d is 30 cm or more. However, in the case of the present invention, it was found that good cutting can be performed even when the cutting width d is 15 cm.
1:ガラス板、2:切断線状亀裂、2a:初期亀裂、2b:伝播亀裂、3:端部領域、4:切断ガラス板、5:耳部、10:赤外線ラインヒータ、11:赤外光、20:冷却機構、21:噴出口、22:圧縮空気、30:折割り機構、31:懸架ロッド、32:支持柱、33:ガラス板固定部、34:上部昇降装置、35:下部昇降装置、36:折割り装置、40:保持機構、41:搬送コンベア、50:フレーム、51:搬送レール、52:スライダ、53:連結具、54:スライダ、L:切断予定線 1: glass plate, 2: cut linear crack, 2a: initial crack, 2b: propagation crack, 3: end region, 4: cut glass plate, 5: ear, 10: infrared line heater, 11: infrared light , 20: cooling mechanism, 21: jet outlet, 22: compressed air, 30: folding mechanism, 31: suspension rod, 32: support column, 33: glass plate fixing part, 34: upper lifting device, 35: lower lifting device , 36: folding device, 40: holding mechanism, 41: transport conveyor, 50: frame, 51: transport rail, 52: slider, 53: coupler, 54: slider, L: planned cutting line
Claims (10)
切断予定線上の該ガラス板のエッジ部に初期亀裂を生じさせる工程、
該初期亀裂を含む切断予定線上を、赤外線ラインヒータを用いて赤外光をライン状に集光照射し、該ガラス板を透過する赤外光によって切断予定面を加熱する工程、
加熱工程の後に該亀裂近傍の切断予定線上を冷却し、該初期亀裂を該切断予定線に沿って伝播させて伝播亀裂を形成させる工程、及び
該伝播亀裂を該切断予定線の終端まで進展させて切断線状亀裂を形成した後、該切断線状亀裂に沿って折割る工程、
を含むことを特徴とするガラス板の切断方法。In the cutting method by breaking the glass plate,
A step of causing an initial crack in an edge portion of the glass plate on a cutting line,
A step of condensing and irradiating infrared light in a line using an infrared line heater on the planned cutting line including the initial crack, and heating the planned cutting surface with infrared light transmitted through the glass plate,
Cooling the planned cutting line near the crack after the heating step, propagating the initial crack along the planned cutting line to form a propagating crack, and extending the propagating crack to the end of the planned cutting line Forming a cut linear crack and then breaking along the cut linear crack,
The cutting method of the glass plate characterized by including.
赤外光をライン状に集光照射しガラス板を透過する赤外光によって切断予定面を加熱する赤外線ラインヒータ、
該ガラス板の切断予定線上を冷却する冷却機構、及び
該ガラス板を折割る折割り機構を備えることを特徴とするガラス板の切断装置。Holding mechanism to place the glass plate,
Infrared line heater that heats the cutting plane with infrared light that is focused and irradiated with infrared light in a line shape and transmitted through the glass plate,
A glass plate cutting apparatus comprising: a cooling mechanism that cools a cut line of the glass plate; and a folding mechanism that breaks the glass plate.
切断予定線上の該ガラス板のエッジ部に初期亀裂を生じさせる工程、
該初期亀裂を含む切断予定線上を、赤外線ラインヒータを用いて赤外光をライン状に集光照射し、該ガラス板を透過する赤外光によって切断予定面を加熱する工程、
加熱工程の後に該亀裂近傍の切断予定線上を冷却し、該初期亀裂を該切断予定線に沿って伝播させて伝播亀裂を形成させる工程、及び
該伝播亀裂を該切断予定線の終端まで進展させて切断線状亀裂を形成した後、該切断線状亀裂に沿って折割る工程、
を含むことを特徴とする切断ガラス板の製造方法。In the manufacturing method of the cut glass plate by splitting,
A step of causing an initial crack in an edge portion of the glass plate on a cutting line,
A step of condensing and irradiating infrared light in a line using an infrared line heater on the planned cutting line including the initial crack, and heating the planned cutting surface with infrared light transmitted through the glass plate,
Cooling the planned cutting line near the crack after the heating step, propagating the initial crack along the planned cutting line to form a propagating crack, and extending the propagating crack to the end of the planned cutting line Forming a cut linear crack and then breaking along the cut linear crack,
The manufacturing method of the cut glass plate characterized by including.
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