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CN102428047A - 弹性可变形玻璃板制造方法及装置 - Google Patents

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CN102428047A CN2010800216966A CN201080021696A CN102428047A CN 102428047 A CN102428047 A CN 102428047A CN 2010800216966 A CN2010800216966 A CN 2010800216966A CN 201080021696 A CN201080021696 A CN 201080021696A CN 102428047 A CN102428047 A CN 102428047A
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Abstract

本发明涉及一种用于工业上制造大量弹性可变形大表面区域玻璃板的方法以及装置，包括下列特征：a)用于供给玻璃板(3)的装置、b)用于在想要的断裂线区域中提供所述玻璃板(3)表面初始侵袭的装置、c)用于使用以扇形方式在一直线上枢轴地移动的激光束以局部限制加热所述玻璃表面的装置、d)用于冷却所述玻璃表面的装置，其中在所述激光束的至少一侧配置有可控制的递送流体的冷却喷嘴、e)用于将热局部预处理的玻璃板(3)运送至用于折断所述玻璃板(3)的装置的区域中的装置、f)用于检测玻璃板(3)表面上成直线裂缝形成的装置、以及g)在所述玻璃板(3)下侧的成直线断裂刀片，所述刀片可在一侧和/或两侧被提升。

Description

弹性可变形玻璃板制造方法及装置
技术领域
本发明涉及一种用于制造弹性可变形玻璃板的方法以及装置。这种玻璃板一般以想要的格式从较大的玻璃板获得。
背景技术
为了此目的，通常以切割轮或针在大玻璃板中产生适当的切割或划痕，然后将该玻璃在这些想要的断裂线处机械性地折断。然后折断的操作可通过手或利用机械装置来实现。因为断裂是突然地发生，因此机械折断的操作在这里是难以控制的。因此使用这种方法，有时会发生产生的断裂与想要的断裂不同，且玻璃在不同的断裂线断裂。
因此，DE102005054669A1的德国专利文献提出一种对于该问题的解决方案，该方案是基于发展将被切割的玻璃只沿着想要的断裂线折断的方法。
此目的是通过所提出的用于折断玻璃以及陶瓷方法的优点而实现，其方法的特征在于利用超声波在标记处折断玻璃。
根据此德国专利文献，可进一步提供所述方法的特征在于为了达到想要的分离，玻璃已用切割轮在特定的在线切割、用针做出刻痕、或用激光切割。
用于实施这种方法的装置不能从此出版的文件得到，也不能在工业的规模上得出任何关于用机械预切割玻璃板的工厂设计的提议。
此外，从德国专利文献DE102004014277A1可得知用于平坦玻璃板的激光热分离的方法。此发明的目的是在玻璃板中沿着预定义的想要断裂线而做出热标志，且同时能够进行较高的切割速度(远大于1m/min)。特别是，应该也能够分离相对较大厚度的好的质量的玻璃，且可以对非常厚的玻璃(大约20mm)做出足够深的刻痕。关于弯曲的切割，上述方法也可以适用。
为了实现此目的，在上述德国专利文献中，提出了用激光束通过热刻痕来分离平坦玻璃板的方法，以光束斑形式的激光束以前进超过玻璃表面的选择速率而沿着想要的分离线移动。此外，已被激光加热的玻璃表面上的线区域通过追踪冷却喷嘴而冷却，其中，事先在想要分离线的开始区域中或在想要分离线的开始区域的之前一点，做出了为机械产生或以其它方式产生的刻痕点形式的该玻璃表面初始侵袭，且其中，在热刻痕之后，玻璃继续被折断。此描述方法的特征在于，沿着想要的分离线的激光束的引导是通过快速扫瞄的激光束沿着想要的分离线而反复频繁扫过的形式实现。
在这种激光热分离方法中，在玻璃板的所有侧面上避免了在边缘上的微破裂。因此比起已以正常方式切割成大小的玻璃板，这种玻璃板可具有较大的程度的弹性变形。
除了用于切割平坦玻璃板的装置的基本草图(所述文件的图4中所示)之外，没有提及想要的方法的构造设计可从德国组专利DE102004014277A1中导出。特别是，此德国专利出版的专利文件清楚地着重在这种方法的科学探究。然而，这种方法的工业用途构成了相当不同的目的。
美国专利US489908A公开了一种用于沿着追踪线自动分离移动玻璃带的方法以及装置，由在该玻璃带引导的光源以及扫瞄玻璃带的光电池组成。通过激光束的大格式玻璃板分离不可能使用此方法。
此外，美国专利US6722250B2公开了一种用于从连续移动的无尽材料连续切割成长度预切割的方法，其中指出了利用红光照明对划出的线进行光学检测以及通过摄像机的标示。然而，使用此方法，弹性可变形的大格式玻璃板不能以工业的规模以及以防故障的方式分离。
此外，至今只能在切割小的玻璃区域时使用这种方法，例如用于保护移动电话显示器的玻璃板。
发明内容
因此，根据本发明装置以及相应方法的目的是用以定义用于利用激光束来分离弹性可变形大规格玻璃板的装置，其相对便宜，可用于工业规模，且是防故障的。
此目的可用根据权利要求1所述的装置以及根据权利要求11所述的方法实现。
附图说明
根据本发明的装置于下更详细地描述。更具体地是，
图1：显示了根据本发明的整体工厂的透视呈现，
图2：显示了龙门的横截面，
图3：显示了来自划出的线的区域的详细呈现，
图3a：显示了来自图3的细节，
图4：显示了来自断裂刀片区域的细节呈现，
图5：显示了断裂装置的透视图。
具体实施方式
图1显示了整个工厂的透视呈现。这里呈现的装置是工业工厂的一部分，该工业工厂允许大玻璃板3以高速进行划线以及分离，并具有很好的准确度以及高度的防故障。
为了清楚建构的经刻出的接合点的划线或制造，在此装置中，在预定的划出的在线使用了用于加热以及冷却将被分离的玻璃板3表面的过程。加热在这里是由激光束提供的，该激光束以扇形枢轴移动，在特定的在线逐渐地加热玻璃板3的表面，其中该激光束以设定的距离随后跟着用于施加冷却剂的喷嘴。该激光束也可根据选择而逐渐地且反复地枢轴移动。
在图1中，将以机械加工的玻璃板3通过滚筒输送机6(在此处未呈现)或相应的其它输送装置而从左手边的方向被运送至机械加工台2上。
横跨机械加工台2，龙门1延伸以用于容纳激光工作头5以及冷却装置。此龙门1被装设在自立的底座4上，用于容纳切割单元。在图1中，用于控制激光束使用位置的单元，该激光工作头5也被放在龙门1的右手边。在滚筒输送机6运作方向，图1的背部部分中，呈现了用于经划线的玻璃板3的断裂装置的底座8。这里也可辨识出断裂装置的断裂刀片26的同步传动器7的一部分。
图2显示了龙门1的横截面。
在此图中，从背部示出了用于容纳激光单元的龙门1。这是明显的，尤其是，相对于图1中的呈现，从激光工作头5是示于边缘位置中的龙门1的左手边可看出。在此视野中，激光单元的底座4在两边是明显的。可在横截面中看见玻璃板3。激光束源9本身被呈现在龙门1横向桁材的左手边。由于加热玻璃板所需的激光束必须沿着特定的划出的线运送，其必定不只被重复地转向，且也具有移动的激光工作头5。这发生在使用偏转镜的特殊管路中不变长度的笔直路径区段上。在玻璃板3上偏移激光束的过程期间其长度改变的路径区段可从可折叠箱中形成。此路径区段构成了最后管路连接以及所谓的多边轮之间的连接。这种多边轮由多边形的基本结构组成，其可绕着中心轴旋转，以及通过特定的旋转速度，在各种镜子的帮助下，允许激光束成扇形散开。替代多边轮，至少一个简单的可转动的镜子适合用于此目的。
根据图2中的呈现，由激光束源9产生的激光束经由管状激光束引导10以及随后的偏转装置11而引导至激光头5中。在折叠箱的外观中，偏转装置11以及激光头5之间的中间对象以及其它的偏转镜没有呈现在图2中。激光束在其上被引导的整个路径区段由一空间构成，在该空间中关于环境的稍微过大压力占优势。大约0.1巴至0.3巴过大压力的值在这里已被证明具有优势的。如同大气，可使用氮气或正常的空气。
在龙门1的横向束的右手边，可辨识出用于在该过程中使用的冷却剂的供应贮存器12。在此区域中也发现了用于处理冷却剂的装置13。作为冷却剂，已证明阳离子表面活性剂是成功的。然而，也可使用水以及乙醇的混合物。为了成功施加冷却剂，施加冷却剂的气压是重要的。这里，已有利地确定了5至10巴之间的值。已以此方式施加的冷却剂最后渐渐进入由激光引起的裂缝，且因此随后支持折断玻璃板3的工作。通过使用拉瓦尔喷嘴，可加速该气流。通过以一行进行配置的多个冷却喷嘴19的配置，在玻璃板3中引起的裂缝可变深。在机械加工台2的区域中，通过多个输送带15而向前移动玻璃板3，并将玻璃板3带至想要的位置。由于激光束在玻璃板3上的作用可导致玻璃板3甚至在下侧强力地加热或散发通过玻璃板3，保护瓣14被提供用于保护输送带15，其保护瓣在机械加工台2提高之前滑至玻璃板3下，且因此保护输送带15。例如，通过冷却喷嘴19的故障，可发生玻璃板3的过度加热。此外，输送带15也可被激光束的直接辐射损害。保护瓣14优选地由铝制成。传动器以及关联的控制装置为了清楚的原因而未呈现。
另一方面，由于由保护瓣14形成的金属层可过度冷却位于其上的玻璃板3，且可因此损害划线过程，通过规律配置的间隔装置，其可被提供以经由空气层将保护瓣14与玻璃板3分离。通过超声波，也可通过用于间隔玻璃板3的手段来实现可相比的效果。
玻璃板3被下面的保护瓣覆盖，使得用于准确定位的传感器的装配更加困难。如同线激光所配置的适当传感器、或超声波传感器，在这里提供了补救。就它们的分类以及它们应用的领域而言，这些对于本领域的技术人员是已知的。
输送带15的传动是通过图2所示的传动器16来实现。激光工作头5的置换装置的传动器17可在图2中龙门1的横向支柱的左手边被辨识。
在进一步的发展阶段，提供了更有力的激光的使用。为了重量的原因，这不固定至龙门1，但在机械加工台2的区域中是不动的。激光然后以龙门1的方向而从那里辐射。在此例子中，偏转镜需要冷却。
图3显示了来自该划出的线区域的详细呈现，特别是激光头5的区域。这里的重点是在激光扇形20大体上为三角形的区域。与激光扇形20邻接，在其右手边，可辨识出冷却喷嘴19。在对面，在所示激光扇形的另一侧，呈现了刻痕装置29。在此刻痕装置29中，指出了小的刻痕轮23。与此邻接的是光源22以及关联的摄像机21，用于检测激光划线。在此呈现中，隐藏了关联的定位轮18。
相同的配置被配置在对侧。这里，虽然关联的刻痕装置29的定位轮可被辨识，刻痕装置29的放置被隐藏。
一旦刻痕装置29已位移至发生玻璃板分离的部位，定位轮18在玻璃板3上以随后划线的方向被引导，直到当刻痕装置29的刻痕轮23抵撞到玻璃板的边缘时。刻痕轮23由此不只在意欲的位置将刻痕切入至玻璃板3的上缘，其本身也提升。刻痕轮23的此提升由光屏障(未呈现)检测，且随后整个刻痕装置29被提升。
在互补的图3a中，这通过提升装置30产生效力。这里，玻璃板3、定位轮18、刻痕轮23以及刻痕装置29以组合而被分别绘出。用于将玻璃板3切割成适当大小的整个装置可被旋转达90度。玻璃板3可因此也以横向方向而被切割成适当大小。
图4显示了来自断裂刀片26区域的详细呈现。在此图中，输送滚筒24可被辨识为水平的一般配置，在其上，配置了用于剩余带料的下压装置25的推进器。这些推进器可通过发动装置移动，且折断玻璃板3的头带以及剩余带料。压制装置27压制其中重力或它们自己的重量不足以用于折断的短板片。压制装置27也可来自下面或被配置为通过抽吸装置而从下面作用的组件。用于由压制装置27执行的功能的进一步选择是从上面的超声波作用。
图5显示了断裂装置的透视图。对于折断的操作，知晓必须从玻璃板3的一端执行至另一端的该划出的线的精确位置是非常重要的。这是因为如果划出的线正好位于断裂刀片26的长轴上方，折断的操作只可令人满意的继续进行。为了将被折断的玻璃板3的速度的精确控制，因此，知晓从前缘至划出的线的距离是精确定位的先决条件。玻璃板3的前缘位置可通过标准传感器而足够准确地标示。然而，通过该激光结合该冷却喷嘴的作用产生该划出的线的位置是不能容易地确定的。原则上，可使用光屏障或激光屏障以标示玻璃板3的前缘，其中，上至刻痕的距离接着被计算出。这里，必须允许许多公差，公差的累积是难以估计的。根据本发明，因此随选地提议将玻璃板3的相应区域提供液体浓缩液，尤其是水蒸汽。划出的线可由此使用摄像机或经由红外线传感器结合摄像机和/或额外的照明而标示，且可通过使用控制技术而被评估。
玻璃板3的折断是通过提升断裂刀片26而实现。为了此目的，线性配置的断裂刀片26通过同步传动器7来启动。使用此传动器，除了提升超过整个长度之外，通过断裂刀片26的选择性的一侧提升，也可能在分离点处在张力下先放置玻璃板3，以及因此通过特别是在一侧的连续断裂的形成而引起分离。
然而，选择性的一侧提升不是绝对必要的。
在断裂刀片26中使用可延伸的柱塞(ram)也可能有可相比的效果。
进一步的选择由在断裂刀片26的区域中提供能够使超声波辐射至划出的线中的单元组成。
所描述运动顺序的复合控制需要特别的控制程序。
元件符号表
(1)用于容纳激光工作头的龙门
(2)机械加工台
(3)玻璃板
(4)切割单元的底座
(5)激光工作头
(6)滚筒输送机
(7)用于断裂刀片的同步传动器
(8)断裂装置的底座
(9)激光束源
(10)激光束引导
(11)用于激光束的偏转装置
(12)用于冷却剂的供应贮存器
(13)冷却剂的处理
(14)用于输送带的保护瓣
(15)输送带
(16)输送带的传动器
(17)激光工作头的置换装置的传动器
(18)刻痕装置的定位轮
(19)冷却喷嘴
(20)激光扇形
(21)用于检测激光划线的摄像机
(22)光源
(23)刻痕装置的刻痕轮
(24)输送滚筒
(25)用于剩余带料的下压装置
(26)断裂刀片
(27)压制装置
(28)用于激光划线的检测装置
(29)刻痕装置
(30)用于刻痕装置29的提升装置

Claims (19)

1.一种用于大量工业制造弹性可变形大区域玻璃板的装置，具有下述特征：
a)用于供给玻璃板(3)的装置，其中所述玻璃板(3)的前缘的位置被标示以及被固定在想要的位置中，
b)用于在想要的断裂线的区域中在所述玻璃板(3)的上侧进行初始侵袭的装置，
c)用于使用激光束以局部限制加热所述玻璃表面的装置，所述激光束以扇形方式在一直线上枢轴地移动，其中所述激光束在管状激光束引导(10)以及随后的偏转装置(11)中被引导至激光头(5)中，以及所述激光束被引导越过的整个路径长度由一空间组成，在所述空间中，稍微过大的压力相对于环境占优势，
d)用于冷却所述玻璃表面的装置，其中在所述激光束的至少一侧配置有至少一冷却喷嘴(19)，所述至少一冷却喷嘴(19)可被间歇地操作以及在其强度上受到控制，以及所述至少一冷却喷嘴(19)输送依温度以及供给速度为可变的流体，以及其中所述冷却剂以5至10巴的气压施加，
e)用于将热局部预处理的玻璃板运送至用于折断所述玻璃板的装置的区域中的装置，
f)用于检测玻璃板(3)的所述表面上成直线裂缝形成的装置，其中优选存在用于提供给所述玻璃板例如水蒸汽的液体浓缩液的装置，通过照明装置结合摄像机系统来实现经由控制技术的所述裂缝形成的标示，
g)在所述玻璃板下侧的成直线断裂刀片，其可在一侧和/或两侧被提升，多个较短板片被至少一个机动化的压制装置压制，其中重力或所述多个较短板片自己的重量不足以用于该裂缝。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述激光束被引导的所述空间中，氮或正常的空气被使用作为所述大气。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述冷却剂是阳离子表面活性剂或由水以及乙醇的混合物组成。
4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，以行进行配置的多个冷却喷嘴(19)的配置用于在所述玻璃板(3)中引起深裂缝。
5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，在机械加工台(2)的区域中，玻璃板(3)通过多个输送带(15)向前移动，其中保护瓣(14)被提供用于保护所述输送带(15)，其保护瓣在所述机械加工台(2)的提升之前滑至所述玻璃板(3)下方，通过规律配置的间隔装置，所述保护瓣(14)经由空气层而从所述玻璃板(3)分离。
6.根据权利要求1至5任一项所述的装置，其特征在于，所述用于传送水蒸汽的装置由用于湿润所述空气且接着在特定区域冷却玻璃板(3)的装置组成。
7.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述用于加热的装置、所述用于冷却的装置以及所述用于进行初始侵袭的装置可旋转达90度。
8.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述冷却喷嘴(19)由拉瓦尔喷嘴组成。
9.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，相关工作物件位置的标示或部分这种工作物件位置的标示通过多个光学传感器或通过基于使用超声波结合摄像机系统的传感器来实现。
10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，间隔所述玻璃板(3)的测量通过超声波实现。
11.一种用于大量工业制造弹性可变形大区域玻璃板的方法，具有下述特征：
a)通过机械加工台(2)上的输送装置(6)输送玻璃板(3)，所述机械加工台(2)具有龙门(1)，其中所述玻璃板(3)的前缘的位置被标示以及被固定在想要的位置中，
b)刻痕装置(29)的定位轮(18)在足够远的随后分离操作的想要处被传动至所述玻璃板(3)的所述表面上，使得刻痕轮(23)在所述玻璃板(3)的边缘上引起初始侵袭，其中，在此操作之后，所述刻痕装置(29)被提升，
c)在所述初始侵袭处开始，激光扇形(20)通过与所述龙门(1)附接的激光头(5)而在所述玻璃板(3)的所述表面上以直线被引导，其中通过至少一个冷却喷嘴(19)在所述激光扇形(20)的区域中施加冷却剂，以及在所述玻璃板上形成外表标记，
d)所述玻璃板(3)接着通过所述输送装置(6)被运送至用于检测所述划出的线的装置的区域中，其中此检测通过光屏障以及红外线摄像机和/或用于提供所述玻璃板(3)液体浓缩液的装置来实现，以及已由此而变得可见的所述划出的线利用照明工厂以及摄像机系统以通过使用控制技术而标示，
e)在所述划出的线的所述位置的精确标示之后，所述玻璃板(3)通过所述输送装置(6)在成直线断裂刀片(26)的断裂边缘上被定位，其中，在大玻璃板3的情况中，所述裂缝在重力的影响下打开，以及，在其中重力或多个非常短片段本身重量不足的所述多个非常短片段的情况中，这些通过所述压制装置27而被压制，
f)在此操作中，所述断裂刀片(26)在一侧或在两侧被提升，或在一侧且接着在两侧被提升，以及由此引起在该想要的在线的所述玻璃板(3)的断裂，其中所述裂缝必须从所述玻璃板3的一端进行至另一端。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当一个装置与抽吸组件结合时，所述压制装置(27)也可来自下面，和/或当一个装置与超声波组件结合时，所述压制装置(27)可来自上面。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，在所述断裂刀片(26)的所述区域中，柱塞被提升。
14.根据权利要求11至13任一项所述的方法，其特征在于，在所述断裂刀片(26)的所述区域中，超声波能量被传输至所述裂缝中。
15.根据权利要求8至11任一项所述的方法，其特征在于，所述用于加热的装置、所述用于冷却的装置以及所述用于进行初始侵袭的装置可旋转达90度。
16.根据权利要求11至15任一项所述的方法，其特征在于，所述用于冷却所述玻璃表面的装置由直线配置的多个冷却喷嘴(19)组成。
17.根据权利要求11至16任一所述的方法，其特征在于，相关工作物件或部分这种工作物件的位置的标示通过光学传感器或通过基于使用结合超声波与摄像机系统的传感器而实现。
18.一种计算器程序，当该程序在计算器中执行时，该程序具有用于实施根据权利要求11至17任一项所述方法步骤的程序代码。
19.一种机器可读的载体，该载体具有计算器程序的程序代码，当该程序在计算器中执行时，用于实施根据权利要求11至17任一项所述的方法。
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