发明名称 沿预定切割线切割脆性材料制成之平面工作件之方法及装置
摘要 切割玻璃制平面工作件之方法及装置可切割具较大厚度之工作件,例如,厚度大于0.2毫米之玻璃片而无微裂痕,玻璃碎片或碎裂物产生,这是迄今为止同等已知方法所不可能达成的。在本发明中,系在工作件上产生对称于切割线之热辐射点。此热辐射点在边缘部份具有高辐射强度,并沿切割线及/或工作件移动,而切割线之经加热部份接着即予冷却。扫描动作产生热辐射点,故高辐射强度之边缘部份与V-或U-形曲线相合,其在热辐射点之前导端是打开的。切割线上V-或U-形曲线之部份温度最高,是在工作材料之熔点以下。扫描运动之控制器控制着扫描机之圆形切割及自由式切割,故产生符合弯曲切割路线之弯曲V-或 U-形强度分布。
申请公布号 TW460422 申请公布日期 2001.10.21
申请号 TW087105637 申请日期 1998.04.14
申请人 史考特玻璃公司 发明人 亨利曲欧司登达普;克里斯托夫荷曼斯;德克海尔;乔根史坦;乔治葛斯勒;瑞夫史坦法兹;伯德贺择尔
分类号 B23K26/00;B26F3/06;C03B33/08 主分类号 B23K26/00
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种沿预定切割线切割脆性材料制成之平面工 作件之方法,包含下列步骤: a)以对称于切割线之热辐射点将切割线加热,该热 辐射点之边部之辐射强度较其内部者大及最高温 度在其后端;及 b)沿切割线及/或工作件移动热辐射点;及 c)将藉步骤a)之加热所加热之切割线之一部份冷却 ; 其中热辐射点之边部形成为一V-或U-形曲线(4);该 曲线(4)在热辐射点(3)及/或工作件之移动方向上在 热辐射点之前端打开且该最高温度系局部位于切 割线上之V-或U-形曲线(4)之峰部并在工作件之熔点 以下。2.根据申请专利范围第1项之方法,其中脆性 材料为玻璃。3.根据申请专利范围第1项之方法,其 中热辐射点之宽度为0.5至2毫米。4.根据申请专利 范围第1项之方法,其中热辐射点之长度为10至30毫 米。5.根据申请专利范围第1项之方法,其中热辐射 点具比较大辐射强度之边部具有抛物线形状。6. 根据申请专利范围第1项之方法,其中热辐射点具 有对称V-形,有峰部及自峰部延伸之两脚。7.根据 申请专利范围第1项之方法,其中切割线具弯曲形 状,热辐射点系由撞击工作件之热辐射光束提供, 以及热辐射光束之外形调整至切割线之弯曲形状 。8.根据申请专利范围第7项之方法,其中热辐射光 束系沿切割线以二维度引导及热辐射点沿该切割 线从长延伸。9.根据申请专利范围第8项之方法,进 一步包含藉扫描雷射光束产生热辐射点。10.根据 申请专利范围第9项之方法,进一步包含沿椭圆路 线扫描雷射光束。11.根据申请专利范围第10项之 方法,进一步包含遮住或将隔膜置于雷射光束路线 中,以在工作件上产生V-或U-形辐射加热区域。12. 根据申请专利范围第10项之方法,进一步包含将雷 射光束打开及关闭以在工作件上产生V-或U-形辐射 加热区域。13.一种沿预定切割线切割脆性材料制 成之平面工作件之装量,该装置包含: 在平面工作件上制造热辐射点之光学装置,该热辐 射点与预定切割线对称,故热辐射点边部之辐射强 度较其内部为大及热辐射点后端之温度最高,其中 该光学装置包括热辐射源及至少一光学组件; 沿切割线及/或工作件将热辐射点移动之装置;及 将藉热辐射点加热之切割线一部份冷却之装置; 其中光学装置及/或热辐射源系用以产生该热辐射 点,俾热辐射点之边部形成为一V-或U-形曲线(4),该 曲线在热辐射点(3)及/或工作件之移动方向上在热 辐射点之前端或热辐射点之前导端打开及该最高 温度局部位于切割线上之V-或U-形曲线(4)之峰部且 在工作件之熔点以下。14.根据申请专利范围第13 项之装置,其中工作件系玻璃制成。15.根据申请专 利范围第13项之装置,其中热辐射源系雷射且该雷 射产生雷射光束(7)而产生该热辐射点(3)。16.根据 申请专利范围第15项之装置,其中该至少一种光学 组件包含两个相互垂直摇动之同步轴旋镜子(8,9), 以引导该雷射光束(7)至该工作件(1)之表面,以便形 成该热辐射点(3),而其边部落在V-或U-形曲线(4)上 。17.根据申请专利范围第16项之装置,其中该光学 装置包括该两个轴旋镜子(8,9)之驱动装置及连接 至该轴旋镜子之驱动装置之共同控制及调节装置( 11),包括用以控制该镜子以引导该雷射光束之装置 。18.根据申请专利范围第17项之装置,其中该驱动 装置及该调节装置系以摇动频率介于500与2000Hz之 间驱动该轴旋镜子(8,9)。19.根据申请专利范围第15 项之装置,其中该光学装置包括具有弯曲反射表面 (15)以反射雷射光束(7)之镜轮(14)及用以转动镜轮( 14)之装置,俾反射之雷射光束部份在镜轮转动一次 时在工作件上描绘U-形或V-形弯曲路线至少一次。 20.根据申请专利范围第19项之装置,其中用以转动 镜轮之装置系以转动频率介于500与3000Hz之间转动 镜轮。21.根据申请专利范围第19项之装置,其中光 学装置包括在雷射光束(7)在工作件上之U-形或V-形 弯曲路线扫描时用以改变雷射光束(7),俾沿弯曲路 线产生任意强度分布之装置。22.根据申请专利范 围第15项之装置,其中光学装置包括形成光束之光 学元件。23.根据申请专利范围第15项之装置,其中 雷射具TEM 01*模式,及光学装置包括遮住一部份雷 射光束之隔膜,俾强度比较大之边部落在V-或U-形 弯曲路线(4)上。24.根据申请专利范围第13项之装 置,其中用以冷却之装置为过冷金属接触头。25.根 据申请专利范围第13项之装置,其中用以冷却之装 置为气体喷射装置,液体注入装置或液体喷雾装置 。26.根据申请专利范围第15项之装置,进一步包含 使热辐射光束之外形在切割工作件时符合预定切 割线之弯曲形状之装置(21,24,25)。27.根据申请专利 范围第26项之装置,其中使热辐射光束之外形符合 弯曲线之装置包括用以控制轴旋镜子(8,9)摇动运 动之装置,用以控制热辐射点在工作件上之路线之 装置(12)及用以将该控制该路线之装置与该使热辐 射光束符合该路线之装置联结之装置。28.根据申 请专利范围第27项之装置,其中用以冷却之装置具 有在热辐射点(3)通过工作件之后用以将冷却点(5) 定位在工作件上之装置,及该定位装置具有与该用 以控制轴旋镜子(8,9)摇动运动之装置联结之机械 转动装置。29.根据申请专利范围第27项之装置,其 中用以控制轴旋轴镜子(8,9)摇动运动之装置系作 成将该等镜子之一(8)控制以沿切割线(2)(与切割方 向无关)摇动,以及与该等镜子之一(8)之摇动运动 垂直之另一轴旋镜子(9)之摇动运动系根据预定切 割线之局部曲率控制,及进一步包含该等镜子(8,9) 之可转动轴承。30.根据申请专利范围第28项之装 置,进一步包含提供予该可转动轴承上之该冷却点 (5)之定位装置。图式简单说明: 第一图为欲切割之工作件之一部份之平面图; 第二图为工作件辐射加热区域强度分布之立体表 示之透视图; 第三图为第一图所示及沿第一图A-A',B-B',及C-C'剖 面所取辐射加热区域之各别强度及/或温度分布之 图解图; 第四图为沿切割线之温度行为之图解图; 第五图为光学及冷却装置之透视图; 第六图为本发明装置额外具体例之透视图; 第七图a为本发明装置另一具体例之概略图; 第七图b及第七图c为第七图a所示装置所产生之强 度分布之透视图解图; 第八图a及第八图b为具有自峰部延伸之延伸部份 之V-形辐射加热区域之概略平面图; 第八图c为第八图a及第八图b辐射加热区域之温度 分布之概略透视图; 第九图为本发明装置整个配置之概略方块图,包括 容许以弯曲热辐射点自由式切割之附带控制器; 第十图为弯曲辐射加热区之平面示意图;该辐射加 热区系由转动或旋转扫描机运动,并一边沿弯曲切 割线引导之辐射加热光束,根据切割线之曲率沿U- 或V-形路线扫描辐射加热光束而产生; 第十一图为类似于第十图之平面概略图,但以反向 扫描机运动产生辐射加热区域。
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