SK287910B6 - Method and installation for cutting out glass pieces - Google Patents

Abstract

The invention concerns a method for cutting out a glass component (1) along a predetermined cutting line (4). A common laser radiation beam (52) focused with focusing means (32), travels along the predetermined cutting line (4) during at least one tracing step and during at least one heating step, the focusing means (32) being an adjustable focusing means which, during the tracing step, focuses said laser radiation beam (52) substantially on the predetermined cutting line (4) and which, during the heating step, causes the focal point (53) of said beam to be substantially away from the predetermined cutting line (4).

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu opukávania sklenených kusov a zariadenia na jeho vykonávanie, ktoré môže byť použité na výrobu plochého aj dutého skla, ale ich podrobný opis sa vzťahuje na výrobu dutého skla.

Doterajší stav techniky

Jedným z krokov pri výrobe dutých sklenených kusov, napr. pohárov, váz a iných výrobkov, je tzv. „opukávanie“.

Opukávanie je krokom, pri ktorom sa od časti finálneho skleneného kusa oddeľuje sklenená hmota, ktorá zostala na finálnom výrobku pri jeho tepelnom spracovaní. Všeobecne ide o tú časť sklenenej hmoty, z ktorej lisovaním alebo fúkaním vznikne príslušný tvar skleneného kusa. Táto časť sklenenej hmoty, ktorá netvorí vlastný finálny výrobok, sa všeobecne nazýva hlavica, resp. „kopná“.

Opukávanie môže byť vykonávané zahrievaním alebo ochladzovaním.

Pri opukávaní za tepla sa sklo v mieste, v ktorom má prísť k oddeleniu, zahreje na teplotu vyššiu, než je teplota mäknutia a obidve časti sa od seba dostatočne oddialia. Po oddelení obidvoch sklenených častí dochádza vplyvom povrchových pnutí k vytvoreniu silného a zaobleného okraja. Tento spôsob sa používa vo výrobkoch nižšej kvality.

Pri opukávaní za studená sa na sklo v okolí miesta, v ktorom má prísť k opuknutiu, pôsobí teplotou nižšou než pri opukávaní za tepla. Sklo zostáva krehké za studená a cieľom jeho zahriatia je vyvolať mechanické pnutie, ktoré sa napr. dotykom studeného kovového predmetu alebo prúdom studeného vzduchu uvoľní, vzniknú trhlinky, ktoré sa v krehkom materiáli rozšíria a spôsobia oddelenie obidvoch častí. Spôsob opukávania za studená spravidla obsahuje krok narezávania, pri ktorom sa mechanicky pomocou nástroja tvrdšieho než sklo naruší povrch výrobku ryhou, po ktorej sa puklina rozšíri. Tým vznikne tenký rezný okraj, ktorý je nutné rôznymi ďalšími krokmi upraviť, napr. vyhladiť hranovým brúsením, skosením hrany, vyleštením ohrevom. Ďalším možným krokom je tvrdenie skleneného výrobku. Výsledkom je tenký a dostatočne odolný okraj výrobku. Opukávanie za studená je zložitejšie než opukávanie za tepla a vykonáva sa pri výrobe luxusnejších kusov.

Krok hranového brúsenia je opísaný najmä v dokumente BE 670 504.

Opukávanie za studená vykonávané v najpriaznivejších podmienkach umožní vytvoriť hranu, ktorá má takmer finálnu podobu, bez podstatnejších nedostatkov a bez nutného odobratia väčšieho množstva materiálu.

Opukávanie za studená vykonávané známymi spôsobmi neprináša vždy dobré výsledky a je ťažké ten istý spôsob opakovať najmä pri sklenených kusoch zvláštneho tvaru, napr. pri pohároch nálevkovito rozšírených, valcovitých alebo pri pohároch niekoľkohranného prierezu. Mechanické prístroje používané na narezanie skla pomocou diamantového, karbidového alebo keramického hrotu alebo kotúče je nutné vzhľadom na rôzne geometrie spracovávaného kusa niekoľkokrát zoraďovať a po použití ich znovu pripraviť. Pri zmene výroby je často nutné prizvať ďalších špecialistov.

Nedávno boli navrhnuté spôsoby príbuzné opukávaniu za studená, ktoré sú založené na použití jedného nebo niekoľkých zväzkov laserových lúčov na zahriatie materiálu a narušení jeho povrchu.

V prihláške WO98/56722 je opísaný spôsob opuknutia sklenených kusov v dvoch následných krokoch : v prvom kroku sa rotujúci kus vystaví pôsobeniu nepretržitého zväzku alebo zväzkov laserových lúčov, v druhom kroku pri jednom otočení alebo aspoň pri jednom otočení opracovávaného kusa sa na pásmo, ktoré bolo v prvom kroku vystavené pôsobeniu nepretržitého zväzku alebo zväzkov laserových lúčov, pôsobí aspoň jedným zaostreným pulzujúcim zväzkom laserových lúčov tak, aby sa vytvoril rad od seba vzdialených bodov vymedzujúcich súvislú líniu, pozdĺž ktorej prebehne opuknutie.

Výsledkom je veľmi pravidelná a takmer rovná hrana s výnimkou nerovností malého rozsahu odstrániteľných ľahkým brúsením, ktoré je ľahké a ekonomicky nenáročné. V niektorých sklenených kusoch, najmä kusoch jednoduchých tvarov, napr. valcovitých alebo takmer valcovitých a pri kusoch, ktorých stena je tenšia než 2 mm, umožní tento spôsob vytvoriť hranu, ktorú je možné ihneď opracovať v otavovacej stanici bez toho, aby musela byť predtým brúsená.

Hlavnou nevýhodou spôsobu opísaného v prihláške WO98/56722 je potreba aspoň dvoch rôznych zväzkov laserových lúčov : jedného kontinuálneho zväzku laserových lúčov a jedného pulzujúceho zväzku laserových lúčov, čo komplikuje technickú výbavu zariadenia na vykonávanie tohto spôsobu a zvyšuje jeho zaobstarávaciu a prevádzkovú cenu.

Podstata vynálezu

Cieľom vynálezu je navrhnúť spôsob a zariadenie, ktoré využívajú výhody doterajšieho stavu techniky, odstraňujú jej nedostatky a navyše poskytujú ďalšie výhody a možnosti ich aplikácie.

Tieto ciele sa dosahujú spôsobom opukávania skleneného kusa podľa línie rezu určenej na jeho povrchu, ktorý obsahuje aspoň jeden krok, nazvaný krokom narezávania, v ktorom zväzok laserových lúčov zaostrených prostriedkom na zaostrenie prechádza po určenej línii rezu, na ktorú je tento zväzok lúčov zaostrený, a aspoň jeden iný krok, nazvaný krokom ohrevu, v ktorom zväzok laserových lúčov prechádza po určenej línii rezu, na ktorú však nie je zaostrený a úsek povrchu ožiarený zväzkom laserových lúčov prekrýva uvedenú určenú líniu rezu, ktorého podstata spočíva v tom, že na určenú líniu rezu v kroku narezávania aj v kroku ohrevu dopadá ten istý zväzok laserových lúčov, pričom prostriedok na zaostrenie je nastaviteľný tak, aby v kroku narezávania zaostril tento zväzok laserových lúčov na určenú líniu rezu a v kroku ohrevu zreteľne oddialil ohniskový bod tohto zväzku od určenej línie rezu.

Vo výhodnom uskutočnení v kroku narezávania dopadá zaostrený zväzok laserových lúčov na určenú líniu rezu v dôsledku toho, že sklenený kus sa otáča tak, aby sa určená línia rezu v každom momente zhodovala s ohniskovým bodom zväzku laserových lúčov, a tým, že v kroku ohrevu zväzok laserových lúčov dopadá na určenú líniu rezu v dôsledku toho, že sklenený kus sa otáča tak, aby v každom momente úsek povrchu ožiareného zväzkom prekrýval túto určenú líniu rezu.

V ďalšom výhodnom uskutočnení prostriedok na zaostrenie je konvergentná šošovka pre laserové lúče, pričom zoradenie zaostrovania zväzku sa vykonáva posúvaním šošovky v osi zväzku a posúvanie šošovky je spôsobené a riadené posúvaním osi lineárneho elektromotora. Zväzok laserových lúčov vyslaný na povrch skleneného kusu v kroku narezávania je pulzujúci zväzok laserových lúčov.

V ďalšom výhodnom uskutočnení pulzujúci zväzok laserových lúčov vyslaný na povrch skleneného kusa v kroku narezávania vytvorí na tomto povrchu rad bodov nárazu s priemerom menším než 500 pm, ktoré sú od seba vzdialené menej než 2 mm, pričom uvedené body nárazu majú priemer menší ako 100 pm, resp. menší než 50 pm.

V ďalšom výhodnom uskutočnení je vzdialenosť medzi uvedenými bodmi nárazu menšia ako 1 mm, resp. je 100 pm až 800 pm.

Výhodné je, keď zväzok laserových lúčov vyslaný v priebehu kroku narezávania na povrch skleneného kusa je zväzok kontinuálny.

Výhodné je tiež, keď kontinuálny zväzok vyslaný v kroku narezávania na povrch skleneného kusa spôsobí na tomto povrchu súvislú linku nárazu so šírkou menšou ako 500 pm, resp. menšou ako 100 pm, resp. menšou ako 50 pm.

V ďalšom výhodnom uskutočnení zväzok laserových lúčov vyslaný na povrch skleneného kusa v priebehu kroku ohrevu je zväzok kontinuálny, resp. pulzujúci.

V ďalšom výhodnom uskutočnení zväzok laserových lúčov vyslaný na povrch skleneného kusa v kroku ohrevu vytvorí na tomto povrchu pásmo nárazu so šírkou 2 až 10 mm.

V ďalšom výhodnom uskutočnení obsahuje uvedený spôsob krok narezávania, po ktorom nasleduje krok ohrevu, resp. postupne krok narezávania, krok ohrevu a krok narezávania.

Výhodné je, keď spôsob obsahuje krok ohrevu, po ktorom nasleduje krok narezávania, resp. obsahuje postupne krok ohrevu, krok narezávania a krok ohrevu.

V ďalšom výhodnom uskutočnení má sklenený kus dutý tvar a určená línia rezu je uzatvorenou krivkou, pričom uzatvorená krivka prebieha v jednej rovine a dutý sklenený kus sa v kroku narezávania a v kroku ohrevu uvedie do otáčavého pohybu v osi kolmej na túto rovinu.

Výhodné je, keď sklenený kus je plochý.

Ciele vynálezu sa dosahujú aj zariadením na opuknutie skleneného kusa v línii rezu určenej na tomto sklenenom kuse, ktoré je usporiadané zo zdroja zväzku laserových lúčov, z ústrojenstva vedenia uvedeného zväzku, ktorého súčasťou je prostriedok na zaostrenie a z riadiacej jednotky, a umožňuje vyslať na povrch spracovávaného kusa v aspoň jednom kroku, nazvanom krok narezávania, zväzok laserových lúčov dopadajúci na určenú líniu rezu, pričom tento zväzok laserových lúčov je na túto líniu rezu zaostrený prostriedkom na zaostrenie, a v aspoň jednom kroku, nazvanom krok ohrevu, zväzok laserových lúčov prechádza po určenej línii rezu, pričom tento zväzok laserových lúčov nie je na uvedenú líniu rezu zaostrený a úsek povrchu ožiareného zväzkom laserových lúčov prekrýva líniu rezu, ktorého podstata spočíva v tom, že prostriedok na zaostrenie je nastaviteľný tak, aby v kroku narezávania zaostril zväzok laserových lúčov vyžarovaný zdrojom laseru na určenou línii rezu a v kroku ohrevu zreteľne oddialil ohniskový bod toho istého zväzku laserových lúčov od línie rezu.

Výhodné je, keď prostriedkom na zaostrenie je konvergentná šošovka použiteľná pre laser.

Výhodné je tiež, keď prostriedok na zaostrenie je prostriedkom na posuvné zaostrovanie a v kroku narezávania je uvedený do polohy, v ktorej je zväzok laserových lúčov zaostrený na určenú líniu rezu, a v kroku ohrevu do polohy, v ktorej je ohniskový bod zväzku laserových lúčov od určenej línie rezu zreteľne vzdialený.

V ďalšom výhodnom uskutočnení je súčasťou ústrojenstva vedenia zväzku vozík, na ktorom je pripevnený prostriedok na zaostrenie, pričom vozík posúva prostriedok na zaostrenie v osi zväzku laserových lúčov.

V ďalšom výhodnom uskutočnení obsahuje lineárny elektromotor na pohon vozíka.

V ďalšom výhodnom uskutočnení je prostriedok na zaostrenie ovládaný riadiacou jednotkou.

V ďalšom výhodnom uskutočnení je prostriedok na zaostrenie prostriedkom posuvného zaostrovania a v kroku narezávania je uvedený do polohy, v ktorej je zväzok laserových lúčov zaostrený na určenú líniu rezu, a v kroku ohrevu do polohy, v ktorej je ohniskový bod zväzku laserových lúčov od línie rezu zreteľne oddialený, pričom polohu prostriedku na zaostrenie nastavuje riadiaca jednotka.

Výhodné je, keď je zariadenie vybavené prostriedkom na detekciu polohy určenej línie rezu a tým, že riadiaca jednotka nastaví polohu prostriedku na zaostrenie vzhľadom na zistenú polohu určenej línie rezu, resp. je vybavené prostriedkom na moduláciu, ktoré mení frekvenciu a spôsob pulzácie zväzku laserových lúčov.

V ďalšom výhodnom uskutočnení je ústrojenstvo vedenia zväzku je vybavené aspoň jedným zrkadlom pre laser, na zmenu smeru zväzku laserových lúčov, resp. ktorého polohu a/alebo natáčanie je možné nastaviť.

Zariadenie je výhodne vybavené prostriedkom na detekciu polohy určenej línie rezu a tým, že riadiaca jednotka riadi polohu a/alebo natočenie aspoň jedného zrkadla pre laser v závislosti od zistenej polohy určenej línie rezu.

V ďalšom výhodnom uskutočnení je zariadenie vybavené upínacou hlavicou, ktorá pridržuje opracovávaný sklenený kus. Táto hlavica môže byť posuvná, pričom posúva tento kus v rovine kolmej na os zväzku laserových lúčov. Uvedená lavica držiaca sklenený kus môže týmto skleneným kusom otáčať v osi kolmej na os zväzku laserových lúčov.

V ďalšom výhodnom uskutočnení je zariadenie vybavené niekoľkými upínacími hlavicami tvoriacimi dopravnú linku držiacu množstvo sklenených kusov, pričom dopravná linka je zariadenie s krokovým posuvom a je uspôsobená na uvádzanie sklenených dutých kusov do otáčavého pohybu.

V ďalšom výhodnom uskutočnení je upínacia hlavica na držanie sklenených kusov ovládaná riadiacou jednotkou.

Výhodné je, keď výkon zdroja pre zväzok laserových lúčov je regulovateľný, pričom riadiaca jednotka reguluje výkon zdroja zväzku laserových lúčov. Zdroj laserových lúčov je pritom uspôsobený na jeho regulovanie v jeho polohe a/alebo natočení.

V ďalšom výhodnom uskutočnení zariadenie obsahuje riadiacu jednotku na nastavenie polohy a/alebo natočenie zdroja zväzku laserových lúčov.

Výhodné je tiež, ústrojenstvo vedenia zväzku je vybavené aspoň jedným deflektorom na rozdelenie zväzku laserových lúčov na dva alebo niekoľko zväzkov.

Prehľad obrázkov na výkrese

Vynález bude bližšie objasnený opisom niektorých príkladov jeho uskutočnenia s odkazmi na výkres, na ktorom znázorňuje obr. 1 a 2 - diagramy (výkon žiarenia v závislosti od času) pulzujúceho zväzku laserových lúčov modulovaného dvoma rôznymi spôsobmi, obr. 3 a 4 nárys a pôdorys časti zariadenia podľa vynálezu a opracovávaného skleneného kusa týmto zariadením v priebehu kroku narezávania, obr. 5 a 6 rovnaké pohľady ako na obr. 3 a 4 v priebehu kroku ohrevu, obr. 7 pohľad podľa šípok C-C z obr. 4 a 6 na spracovávaný sklenený kus, obr. 8 schéma zväčšeného detailu z obr. 7, obr. 9 schematicky a v pôdoryse zariadenia podľa vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na diagramu na obr. 1 je znázornený výkon žiarenia v závislosti od času pulzujúceho zväzku laserových lúčov. Na diagrame je možné pozorovať, že pri tomto spôsobe modulácie zväzku sú vrcholy výkonu žiarenia zreteľne oddelené časovými intervalmi, keď je výkon žiarenia nulový.

Frekvencia cyklov žiarenia, rovnako ako cyklický pomer, t. j. vzťah medzi dobou žiarenia vysokou energiou a celkovou dobou cyklu žiarenia, a výkon laseru v priebehu jeho periódy žiarenia vysokou energiou, sú parametre kontrolovateľné a je možné ich prispôsobiť okolnostiam použitia.

Zvyšovaním frekvencie a cyklického pomeru pulzujúceho zväzku laserových lúčov je možné vytvoriť pseudokontinuálny laserový zväzok, ktorý je znázornený na obr. 2. V tomto prípade výkon žiarenia osciluje (s malou amplitúdou) okolo stanovenej hodnoty výkonu.

Podľa uskutočnenia znázorneného na obr. 3 až 6 má opracovávaný sklenený kus i rotačné duté telo s nohou 2 a nálevkovito rozšírenú časť 3.

Určenou líniou rezu 4 je uzavretá krivka na vonkajšom povrchu skleneného kusu i. Línia rezu 4 je situovaná v kolmej rovine na os súmernosti A-A kusa 1.

Sklenený kus i je nohou 2 prichytený v rotačnej upínacej hlavici W. Noha 2 smeruje dohora a nálevkovito rozšírená časť 3 smerom dolu.

Rotačná upínacia hlavica H) je poháňaná hnacím prostriedkom, ktorý nie je na výkrese znázornený.

Sklenený kus I sa otáča v jeho osi súmernosti A-A.

Sklenený kus I je opracovávaný zariadením, ktoré je usporiadané zo zdroja 20 zväzku laserových lúčov a z ústrojenstva 30 zväzku 50 laserových lúčov.

Ústrojenstvo 30 vedenia zväzku je vybavené zrkadlom 3J. a prostriedkom 32 na zaostrenie zväzku.

Zdroj 20 vyžaruje zväzok 50 laserových lúčov smerom dolu. Zväzok 50 dopadá na zrkadlo 3J_, ktoré je postavené tak, aby odrazený zväzok 51 laserových lúčov smeroval k opracovávanému sklenenému kusu L

Os odrazeného zväzku 51 je v rovine línie rezu 4 a prechádza osou súmernosti a rotácie A-A skleneného kusa i. Os odrazeného zväzku 51 laserových lúčov je teda kolmá na uvedenú os súmernosti a rotácie A-A.

Odrazený zväzok 51 laserových lúčov pred dopadom na sklenený kus i prechádza prostriedkom 32 na zaostrenie, ktorým je konvergentná šošovka pre laser.

Šošovka je postavená tak, aby neodchýlila os zväzku laserových lúčov.

Os zaostreného zväzku 52 laserových lúčov vystupujúcich z uvedeného prostriedku 32 na zaostrenie sa teda zhoduje s osou odrazeného zväzku 51 od zrkadla 3T

Prostriedok 32 na zaostrenie je pomocou držiaka 34 upevnený na vozíku 33.

Vozík 33 sa posúva po koľajnici 35.

Prostriedok 32 na zaostrenie je prostriedkom nastaviteľného zaostrenia, pretože posúvanie vozíka 33 so šošovkou umožňuje zoradiť polohu ohniskového bodu 53 zaostreného zväzku 52 laserových lúčov.

Vozík 33 sa posúva bez vôle pomocou systému guľôčkových ložísk po koľajnici 35.

Držiak 34 prostriedku 32 na zaostrenie je spojený pružnou spojkou 36 s hriadeľom 39 lineárneho motora uloženého v bloku 38.

Zrkadlo 31, prostriedok 32 na zaostrenie, vozík 33 s držiakom 34, koľajnica 35, pružná spojka 36, motor 37 a jeho hriadeľ 39 sú súčasťami ústrojenstva 30 vedenia zväzku laserových lúčov.

Os hriadeľa 39 lineárneho motora 37 sa posúva v smere osi koľajnice 35 a v smere osi odrazeného zväzku 51 a zaostreného zväzku 52 laserových lúčov.

Pružná spojka 36 umožní, aby sa držiak 34 prostriedku 32 na zaostrenie posúval prostredníctvom vozíka 33 na koľajnici 35 bez bočného pnutia.

Poloha vozíka 33. držiaka 34 a prostriedku 32 na zaostrenie na koľajnici 35 je určená polohou osi hriadeľa 39 lineárneho motora 37.

Poloha osi hriadeľa 39 lineárneho motora je ovládaná systémom elektronického riadenia lineárneho motora 37. Tento systém nie je na výkresu znázornený.

Systém elektronického riadenia je ovládaný riadiacou jednotkou zariadenia, ktorá tu rovnako nie je znázornená.

Táto jednotka určuje polohu, rýchlosť a zrýchlenie posuvu osi hriadeľa 39 lineárneho motora 37.

Spôsob podľa vynálezu obsahuje aspoň jeden krok narezávania a aspoň jeden krok ohrevu.

Na obr. 3 a 4 je znázornený chod zariadenia v priebehu kroku narezávania.

V kroku narezávania vyšle riadiaca jednotka do systému elektronického riadenia motora 37 pokyn na nastavenie osi motora 39 lineárneho motora 37, a tým aj prostriedku 32 na zaostrenie tak, aby sa ohniskový bod 53 zaostreného zväzku 52 laserových lúčov dotýkal určenej línie rezu 4 na povrchu skleneného kusa L

Na obr. 7 a 8 je znázornený úsek 60 skleneného kusa 1 ožiarený v určitom okamihu v priebehu kroku narezávania.

Tento úsek 60 zodpovedá bodu na určenej línii rezu 4 a jeho priemer je menší než 0,5 mm, typicky potom približne 0,1 mm.

Vzhľadom nato, že rotačná upínacia hlavica 10 otáča skleneným kusom 1 v jeho osi súmernosti A-A, zväzok 52 laserových lúčov zaostrený na určenú líniu rezu 4 prechádza celou touto líniou v jednej otáčke skleneného kusa L

Rýchlosť otáčania skleneného kusa je rádovo 100 až 500 otáčok/min.

Na obr. 5 a 6 je znázornený chod zariadenia počas kroku ohrevu.

V kroku ohrevu vyšle riadiaca jednotka do systému elektronického riadenia motora 37 pokyn na nastavenie osi hriadeľa 39 lineárneho motora 37 a tým aj prostriedku 32 na zaostrenie tak, aby sa ohniskový bod 53 zaostreného zväzku 52 laserových lúčov zreteľne oddialil od určenej línie rezu 4 na povrchu skleneného kusa i. Vzdialenosť medzi miestom dopadu zaostreného zväzku 52 na určenú líniu rezu 4 a ohniskovým bodom 53 tohto zväzku 52 je rádovo 20 až 150 mm.

Na obr. 7 a 8 je rovnako znázornený úsek 60 skleneného kusa 1_ ožiarený v určitom okamžiku v priebehu kroku ohrevu. Ožiarený úsek 61 v kroku ohrevu je zreteľne väčší než úsek 60 ožiarený v priebehu kroku narezávania.

Úsek 61 ožiarený v kroku ohrevu zodpovedá pásu, ktorý prekrýva určenú líniu rezu 4 a jeho priemer je rádovo 2 až 8 mm.

Vzhľadom na to, že rotačná upínacia hlavica K) otáča skleneným kusom 1 v jeho osi súmernosti A-A, zaostrený zväzok 52 laserových lúčov, ktorého ohniskový bod je vzdialený od určenej línie rezu 4, prechádza celou touto líniou 4 v jednej otáčke skleneného kusa L

Po jednom alebo niekoľkých krokoch narezávania a jednom alebo niekoľkých krokoch ohrevu sa účinky týchto rôznych krokov združia a spôsobia tak oddelenie časti 5 skleneného kusa 1 na určenej línii rezu 4.

Časť 5 skleneného kusa pod určenou líniou rezu 4 (ak je sklenený kus pridržovaný rotačnou upínacou hlavicou 10 ) je označovaná technickým termínom „kopná“.

Spôsob znázornený na obr. 3 až 6 sa týka spôsobu opuknutia jednotlivého skleneného kusa.

Na obr. 9 je znázornené zariadenie podľa vynálezu na spracovanie sklenených kusov, ktoré je usporiadané z:

- dvoch staníc 100, 100' narezávania a ohrevu,

- jednej stanice 200 chladenia,

- jednej stanice 300 hladiarenského brúsenia 300,

- jednej stanice 400 brúsenia hrán,

- jednej stanice 500 mytia a sušenia,

- jednej otavovacej stanice 600.

Zariadenie znázornené na obr. 9 je uspôsobené na súčasné spracovanie štyroch sklenených kusov jedným zo spôsobov definovaných v patentovom nároku 1.

Telo sklenených kusov 1 má rotačný dutý tvar. Každý z týchto kusov je nesený rotačnou upínacou hlavicou, ktorá ich otáča v jeho osi súmernosti.

Určená línia rezu týchto kusov 1 sa nachádza v rovine kolmej na uvedenú os súmernosti.

Rotačné upínacie hlavice sú súčasťou systému krokového posunu.

Rotačné upínacie hlavice sú pripojené k uzavretému dopravnému pásu, ktorý sa krokovo pohybuje v smere D. Jeden krok posuvu dopravného pásu je vzdialenosť zodpovedajúca jednému úseku pásu obsahujúcemu štyri rotačné upínacie hlavice.

Systém pohonu privádza postupne štyri sklenené kusy I pred dve stanice 100, 100' narezávania a ohrevu. Každá z týchto staníc 100, 100' narezávania a ohrevu spracováva súčasne dva sklenené kusy L

Stanica 100, 100' narezávania a ohrevu sa líši od týchto staníc znázornených na obr. 3 až 6 tým, že sú vybavené deviátorom 140, 140', ktorý rozdeľuje odrazený zväzok 151, 151' od zrkadla 131, 131' na dva odbočené zväzky 154, 154' a 155. 155'.

V systéme vedenia zväzkov obidvoch staníc narezávania a ohrevu sú tiež prostriedky 140, 140' a 141, 141' a každý z nich vedie dva zväzky laserových lúčov 154, 154' a 155, 155' ku sklenenému kusu i tak, aby os uvedených zväzkov bola v rovine určenej línie rezu a prechádzala osou súmernosti a rotácie príslušného skleneného kusa 1.

Zoradenie zaostrenia zväzkov laserových lúčov 154, 154' a 155, 155' v kroku narezávania a v kroku ohrevu prebieha spôsobom znázorneným na obr. 3 až 6.

Po opuknutí štyroch sklenených kusov I pred obidvomi stanicami narezávania a ohrevu odvádza systém krokového posuvu uvedené štyri kusy k stanici 200 chladenia a súčasne privádza štyri nové sklenené kusy pred obidve stanice 100, 100' na opukávanie.

Stanice 200 chladenia je vybavená štyrmi detektormi 201 hlavice.

Každý detektor 201 hlavice overuje, či sklenený kus prechádzajúci pred detektorom je oddelený od hlavice, a pokiaľ to tak nie je, je taký kus aj s hlavicou automaticky vyradený.

Po ochladení sklenených kusov odvádza systém krokového posuvu tieto kusy k stanici 300 hladiarenského brúsenia.

Potom sú sklenené kusy posunuté systémom krokového posuvu k stanici 400 brúsenia hrán.

Po úprave hrán sú sklenené kusy posunuté k stanici 500 mytia a sušenia a potom k otavovacej stanici 600, ktorá môže byť výhodne vybavená prostriedkom zakaľovania hrán sklenených kusov.

Príklad 1

Týka sa opukávania sklenených výrobkov dutého tvaru opracovaných na opísanom zariadení z obr. 3, 4, 5, 6 a 8, ktoré je vybavené zdrojom laseru 250 W.

Výrobok zo sódovápenatého skla je nálevkovite rozšírený (približne 45° na os súmernosti) pohár na nožičke, ktorá má v mieste línie opuknutia priemer 105 mm a hrúbku steny 1,2 mm. Výrobok je upevnený základňou nožičky v rotačnej upínacej hlavici, ktorej os rotácie je zhodná s osou súmernosti skleneného výrobku, a otáča sa rýchlosťou 250 otáčok/min.

Točiaci sa výrobok je opracovaný nasledujúcim postupom :

- krok narezávania počas 3 sekúnd pulzujúcim zväzkom laserových lúčov 10 kHz (cyklický pomer 30 %) zaostreným na povrch výrobku (v mieste určenej línie rezu);

- posunutie prostriedku zaostrenia (za menej než 0,1 sekundy) tak, aby ten istý zväzok laserových lúčov mal v mieste kontaktu s výrobkom priemer 4 mm;

- zahriatie kruhového pásma (ktoré prekrýva určenú líniu rezu) týmto zväzkom počas 2 sekúnd;

- nastalo opuknutie.

K opuknutiu došlo presne v rovine súbežnej s rovinou nožičky výrobku.

Príklad 2

Na obdobnom zariadení ako v príklade 1, ktoré je však vybavené zdrojom laseru s výkonom 200 W, bol opracovaný krištáľový výrobok so stenou v tvare rotačného valca s priemerom 80 mm a hrúbkou v mieste opuknutia 2 mm. Výrobok je pokrytý odrážacou vrstvou oxidu olovnatého, vyhotovenou leštením ohrevom v závere jeho spracovania.

Krištáľový výrobok je uvedený do otáčavého pohybu rýchlosťou 200 otáčok/min. a opracovaný nasledujúcim postupom:

- krok narezávania počas 1,5 sekundy pulzujúcim zväzkom laserových lúčov 5 kHz (cyklický pomer 50 %) zaostreným na povrch výrobku (v mieste určenej línie rezu);

- posunutie zaostrovacej šošovky (za menej než 0,1 sekundy) tak, aby ten istý zväzok laserových lúčov mal v mieste kontaktu s výrobkom priemer 3 mm;

- zahriatie kruhového pásma (ktoré prekrýva určenú líniu rezu) týmto zväzkom počas 3,5 sekundy;

- opätovné posunutie zaostrovacej šošovky (za menej než 0,1 sekundy) tak, aby zväzok laserových lúčov bol opäť zaostrený na líniu rezu;

- krok narezávania pulzujúcim zväzkom laserových lúčov 5 kHz (cyklický pomer 50 %) zameraným na líniu rezu;

- nastalo opuknutie.

Kvalita opuknutia je veľmi dobrá. Prvý krok narezávania umožní preraziť odrazovú oxidoolovnatú vrstvu a zlepšiť zahriatie do hĺbky. Záverečný krok narezávania spôsobí opuknutie vytvorením línie mikrotrhlín, ktoré vyvolajú zlom a oddelenie skleneného kusu.

Príklad 3

Na obdobnom zariadení ako v príklade 1, ktoré je vybavené zdrojom laseru s výkonom 250 W, bolo vykonané opuknutie skleneného výrobku.

Výrobok zo sódovápenatého skla má bočnú stenu valcovitého tvaru a plochú základňu, ktorej priečny prierez je štvorcový so zaoblenými rohmi. Stredný priemer je 60 mm a hrúbka v mieste opuknutia 2 mm.

Výrobok je uvedený do rotácie okolo jeho pozdĺžnej osi rýchlosťou 350 otáčok/min. a opracovaný v týchto krokoch :

- zahriatie kruhového pásma (ktoré prekrýva určenú líniu rezu) pulzujúcim zväzkom 10 kHz (cyklický pomer 30 %) počas 3,5 sekundy. Tento zväzok nie je zaostrený na povrch výrobku, aleje riadený tak, aby jeho priemer v mieste dopadu na výrobok bol približne 4 mm;

- posunutie zaostrovacej šošovky (do 0,1 sekundy) tak, aby sa tento zväzok laserových lúčov dotýkal povrchu výrobku;

- krok narezávania pulzujúcim zväzkom laserových lúčov 10 kHz (cyklický pomer 5 %) zaostreným na líniu rezu počas 0,5 sekundy;

- nastalo opuknutie.

Opuknutie prebehlo presne v rovine súbežnej so základňou výrobku. Finálny krok narezávania spôsobí opuknutie vytvorením línie mikrotrhlín, ktoré vyvolajú zlom a oddelenie skleneného kusu.

Hĺbka poľa prvku zaostrovania umožňuje prijateľné zaostrenie na povrch výrobku i v prípade, keď tvar výrobku nie je rotačný.

Je treba poznamenať, že priemer výrobku (v mieste línie opuknutia) opracovaného v príklade 3 sa odchyľuje od strednej hodnoty priemeru iba o ± 3 mm.

Na opracovanie výrobkov, ktoré nemajú rotačný tvar tela a vzdialenosť od určenej línie rezu k osi sa významne odchyľuje (napr. viac než 5 mm), môže byť výhodné alebo nutné nastavovať polohu prvku zaostrenia v závislosti od tvaru výrobku tak, aby sa ohniskový bod v priebehu kroku narezávania udržal na povrchu otáčajúceho sa výrobku.

Claims (56)

1. Spôsob opukávania skleneného kusa (1) podľa línie rezu (4) určenej na jeho povrchu, ktorý obsahuje aspoň jeden krok, nazvaný krokom narezávania, v ktorom zväzok (52) laserových lúčov zaostrených prostriedkom (32) na zaostrenie prechádza po určenej línii rezu (4), na ktorú je tento zväzok lúčov zaostrený, a aspoň jeden iný krok, nazvaný krokom ohrevu, v ktorom zväzok (52) laserových lúčov prechádza po určenej línii rezu (4), na ktorú však nie je zaostrený a úsek (61) povrchu ožiarený zväzkom (52) laserových lúčov prekrýva uvedenú určenú líniu rezu (4), vyznačujúci sa tým, že na určenú líniu rezu (4) v kroku narezávania aj v kroku ohrevu dopadá ten istý zväzok (52) laserových lúčov, pričom prostriedok (32) na zaostrenie je nastaviteľný tak, aby v kroku narezávania zaostril tohto zväzok (52) laserových lúčov na určenú líniu rezu (4) a v kroku ohrevu na zreteľne oddialil ohniskový bod (53) tohto zväzku (52) od určenej línie rezu (4).

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že v kroku narezávania dopadá zaostrený zväzok (52) laserových lúčov na určenú líniu rezu (4) v dôsledku toho, že sklenený kus (1) sa otáča tak, aby sa určená línia rezu (4) v každom momente zhodovala s ohniskovým bodom (53) zväzku (52) laserových lúčov, a tým, že v kroku ohrevu zväzok (53) laserových lúčov dopadá na určenú líniu rezu (4) v dôsledku toho, že sklenený kus (1) sa otáča tak, aby v každom momente úsek (61) povrchu ožiareného zväzkom (52) prekrýval túto určenú líniu rezu (4).

3. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že prostriedok (32) na zaostrenie je konvergentná šošovka pre laserové lúče.

4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že zoradenie zaostrovania zväzku sa vykonáva posúvaním šošovky v osi zväzku.

5. Spôsob podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že posúvanie šošovky je spôsobené a riadené posúvaním osi lineárneho elektromotora (37).

6. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že zväzok (52) laserových lúčov vyslaný na povrch skleneného kusu (1) v kroku narezávania je pulzujúci zväzok laserových lúčov.

7. Spôsob podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že pulzujúci zväzok laserových lúčov vyslaný na povrch skleneného kusa (1) v kroku narezávania vytvorí na tomto povrchu rad bodov nárazu s priemerom menším než 500 pm, ktoré sú od seba vzdialené menej než 2 mm.

8. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že uvedené body nárazu majú priemer menší ako 100 pm.

9. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že uvedené body nárazu majú priemer menší než 50 pm.

10. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 7 až 9, vyznačujúci sa tým, že vzdialenosť medzi uvedenými bodmi nárazu je menšia ako 1 mm.

11. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 7 až 9, vyznačujúci sa tým, že vzdialenosť medzi uvedenými bodmi nárazu je 100 pm až 800 pm.

12. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že zväzok (52) laserových lúčov vyslaný v priebehu kroku narezávania na povrch skleneného kusa (1) je zväzok kontinuálny.

13. Spôsob podľa nároku 12, vyznačujúci sa tým, že kontinuálny zväzok vyslaný v kroku narezávania na povrch skleneného kusa (1) spôsobí na tomto povrchu súvislú linku nárazu so šírkou menšou ako 500 pm.

14. Spôsob podľa nároku 13, vyznačujúci sa tým, že uvedená súvislá linka nárazu má šírku menšiu ako 100 pm.

15. Spôsob podľa nároku 13, vyznačujúci sa tým, že uvedená súvislá linka nárazu má šírku menšiu ako 50 pm.

16. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že zväzok (52) laserových lúčov vyslaný na povrch skleneného kusa (1) v priebehu kroku ohrevu je zväzok kontinuálny.

17. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 15, vyznačujúci sa tým, že zväzok (52) laserových lúčov vyslaný na povrch skleneného kusa (1) v priebehu kroku ohrevu je zväzok pulzujúci.

18. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 16 a 17, vyznačujúci sa tým, že zväzok (52) laserových lúčov vyslaný na povrch skleneného kusa (1) v kroku ohrevu vytvorí na tomto povrchu pásmo nárazu so šírkou 2 až 10 mm.

19. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že obsahuje krok narezávania, po ktorom nasleduje krok ohrevu.

20. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 9, vyznačujúci sa tým, že obsahuje postupne krok narezávania, krok ohrevu a krok narezávania.

21. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 9, vyznačujúci sa tým, že obsahuje krok ohrevu, po ktorom nasleduje krok narezávania.

22. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 9, vyznačujúci sa tým, že obsahuje postupne krok ohrevu, krok narezávania a krok ohrevu.

23. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sklenený kus (1) má dutý tvar a určená línia rezu (4) je uzatvorenou krivkou.

24. Spôsob podľa nároku 23, vyznačujúci sa tým, že uzatvorená krivka prebieha v jednej rovine a dutý sklenený kus sa v kroku narezávania a v kroku ohrevu uvedie do otáčavého pohybu v osi kolmej na túto rovinu.

25. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sklenený kus (1) je plochý.

26. Zariadenie na opuknutie skleneného kusa v línii rezu (4) určenej na tomto sklenenom kuse (1), ktoré je usporiadané zo zdroja (20) zväzku (52) laserových lúčov, z ústrojenstva (30) vedenia uvedeného zväzku, ktorého súčasťou je prostriedok (32) na zaostrenie a z riadiacej jednotky, a umožňuje vyslať na povrch spracovávaného kusa (1) v aspoň jednom kroku, nazvanom krok narezávania, zväzok (52) laserových lúčov dopadajúci na určenú líniu rezu (4), pričom tento zväzok (52) laserových lúčov je na túto líniu rezu (4) zaostrený prostriedkom (32) na zaostrenie, a v aspoň jednom kroku, nazvanom krok ohrevu, zväzok (52) laserových lúčov prechádza po určenej línii rezu (4), pričom tento zväzok (52) laserových lúčov nie je na uvedenú líniu rezu (4) zaostrený a úsek (61) povrchu ožiareného zväzkom laserových lúčov prekrýva líniu rezu (4), vyznačujúce sa tým, že prostriedok (32) na zaostrenie je nastaviteľný tak, aby v kroku narezávania zaostril zväzok (52) laserových lúčov vyžarovaný zdrojom (20) laseru na určenou línii rezu (4) a v kroku ohrevu zreteľne oddialil ohniskový bod (53) toho istého zväzku (52) laserových lúčov od línie rezu (4).

27. Zariadenie podľa nároku 26, vyznačujúce sa tým, že prostriedok (32) na zaostrenie je konvergentná šošovka použiteľná pre laser.

28. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 26 a 27, vyznačujúce sa tým, že prostriedok (32) na zaostrenie je prostriedkom na posuvné zaostrovanie a v kroku narezávania je uvedený do polohy, v ktorej je zväzok (52) laserových lúčov zaostrený na určenú líniu rezu (4), a v kroku ohrevu do polohy, v ktorej je ohniskový bod (53) zväzku (52) laserových lúčov od určenej línie rezu (4) zreteľne vzdialený.

29. Zariadenie podľa nároku 28, vyznačujúce sa tým, že súčasťou ústrojenstva (30) vedenia zväzku je vozík (33), na ktorom je pripevnený prostriedok (32) na zaostrenie.

30. Zariadenie podľa nároku 29, vyznačujúce sa tým, že vozík (33) posúva prostriedok (32) na zaostrenie v osi zväzku (52) laserových lúčov.

31. Zariadenie podľa nároku 30, vyznačujúce sa tým, že obsahuje lineárny elektromotor (37) na pohon vozíka (33).

32. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 26 až 31, vyznačujúce sa tým, že prostriedok (32) na zaostrenie je ovládaný riadiacou jednotkou.

33. Zariadenie podľa nároku 32, vyznačujúce sa tým, že prostriedok (32) na zaostrenie je prostriedkom posuvného zaostrovania a v kroku narezávania je uvedený do polohy, v ktorej je zväzok (52) laserových lúčov zaostrený na určenú líniu rezu (4), a v kroku ohrevu do polohy, v ktorej je ohniskový bod (53) zväzku (52) laserových lúčov od línie rezu (4) zreteľne oddialený, pričom polohu prostriedku (32) na zaostrenie nastavuje riadiaca jednotka.

34. Zariadenie podľa nároku 33, vyznačujúce sa tým, že súčasťou ústrojenstva (30) vedenia zväzku je vozík (33), na ktorom je upevnený prostriedok (32) na zaostrenie, a riadiaca jednotka na nastavenie polohy prostriedku (32) na zaostrenie riadením posuvu vozíka (33).

35. Zariadenie podľa nároku 34, vyznačujúce sa tým, že riadiaca jednotka riadi posúvanie vozíka (33) v smere súbežnom so zväzkom (52) laserových lúčov.

36. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 28 až 35, vyznačujúce sa tým, že je vybavené prostriedkom na detekciu polohy určenej línie rezu (4) a tým, že riadiaca jednotka nastaví polohu prostriedku (32) na zaostrenie vzhľadom na zistenú polohu určenej línie rezu (4).

37. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 26 až 36, v y z n a č u j ú c e sa t ý m , že je vybavené prostriedkom na moduláciu, ktoré mení frekvenciu a spôsob pulzácie zväzku (52) laserových lúčov.

38. Zariadenie podľa nároku 37, vyznačujúce sa tým, že prostriedok na moduláciu je riadený riadiacou jednotkou.

39. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že ústrojenstvo (30) vedenia zväzku je vybavené aspoň jedným zrkadlom (31) pre laser, na zmenu smeru zväzku laserových lúčov.

40. Zariadenie podľa nároku 39, vyznačujúce sa tým, že ústrojenstvo (30) vedenia zväzku je vybavené aspoň jedným zrkadlom (31), ktorého polohu a/alebo natáčanie je možné nastaviť.

41. Zariadenie podľa nároku 40, vyznačujúce sa tým, že riadiaca jednotka usmerňuje zväzok laserových lúčov riadením zmeny polohy a/alebo natočenia aspoň jedného zrkadla (31) pre laser.

42. Zariadenie podľa nároku 41, vyznačujúce sa tým, že je vybavené prostriedkom na detekciu polohy určenej línie rezu (4) a tým, že riadiaca jednotka riadi polohu a/alebo natočenie aspoň jedného zrkadla (31) pre laser v závislosti od zistenej polohy určenej línie rezu (4).

43. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 26 až 42, vyznačujúce sa tým, že vybavené upínacou hlavicou (10), ktorá pridržuje opracovávaný sklenený kus (1).

44. Zariadenie podľa nároku 43, vyznačujúce sa tým, že upínacia hlavica (10) držiaca sklenený kus (1) je posuvná.

45. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 43 a 44, vyznačujúce sa tým, že upínacia hlavica (10) držiaca sklenený kus (1) posúva tento kus v rovine kolmej na os zväzku (52) laserových lúčov.

46. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 43 až 45, vyznačujúce sa tým, že upínacia hlavica (10) držiaca sklenený kus (1) môže týmto skleneným kusom (1) otáčať.

47. Zariadenie podľa nároku 46, vyznačujúce sa tým, že upínacia hlavica (10) držiaca sklenený kus (1) otáča týmto skleneným kusom (1) v osi (A-A) kolmej na os zväzku (52) laserových lúčov.

48. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 43 až 47, vyznačujúce sa tým, že je vybavené niekoľkými upínacími hlavicami (10) tvoriacimi dopravnú linku držiacu množstvo sklenených kusov (1).

49. Zariadenie podľa nároku 48, vyznačujúce sa tým, že dopravná linka je zariadenie s krokovým posuvom.

50. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 43 až 49, vyznačujúce sa tým, že dopravná linka je uspôsobená na uvádzanie sklenených dutých kusov do otáčavého pohybu.

51. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 43 až 50, vyznačujúce sa tým, že upínacia hlavica (10) na držanie sklenených kusov je ovládaná riadiacou jednotkou.

52. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 26až51, vyznačujúce sa tým, že výkon zdroja (20) pre zväzok (52) laserových lúčov je regulovateľný.

53. Zariadenie podľa nároku 52, vyznačujúce sa tým, že riadiaca jednotka reguluje výkon zdroja (20) zväzku laserových lúčov.

54. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 26 až 53, vyznačujúce sa tým, že zdroj (20) laserových lúčov je uspôsobený na jeho regulovanie v jeho polohe a/nebo natočení.

55. Zariadenie podľa nároku 54, vyznačujúce sa tým, že obsahuje riadiacu jednotku na nastavenie polohy a/alebo natočenie zdroja (20) zväzku laserových lúčov.

56. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 26 až 55, vyznačujúce sa tým, že ústrojenstvo (30) vedenia zväzku je vybavené aspoň jedným deflektorom na rozdelenie zväzku laserových lúčov na dva alebo niekoľko zväzkov.