專利名稱：用激光切割空心玻璃制品的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求中的前序部分采用激光切割空心玻璃制品的方法和設(shè)備，例如切割無(wú)腳酒杯之類吹模制品的吹氣帽。
在與上述類型相似的切割方法中，采用帶有磨輪、刀尖或類似切割工具的機(jī)械設(shè)備來(lái)形成切口。依靠已知的上述類型的方法和設(shè)備，不總能夠使得沿整個(gè)切割線周邊的深度不變。
制品的不均勻切口有時(shí)使得在下一個(gè)加熱步驟中不能采用“溫度改變”方法來(lái)切割制品，并且有時(shí)會(huì)造成很不規(guī)則的切割。
因而制品往往只好報(bào)廢，或者經(jīng)受費(fèi)錢又費(fèi)時(shí)的打磨。
也已經(jīng)知道采用激光切割的其它切割方法和設(shè)備。例如，DE-OS-3546001描述了一種方法，其中，首先把要切割的玻璃區(qū)保持在略低于軟化點(diǎn)的高溫下，然后把該區(qū)沿切割線照射激光幾次，同時(shí)在需要除去的制品部分上作用拉力。這種方法相當(dāng)復(fù)雜而難以實(shí)現(xiàn)，主要是因?yàn)橐话悴捎弥亓ψ鳛槔?，這要求被切玻璃具有合適的位置。切割線不夠尖銳和精確，其中玻璃的切割基本上依靠激光輻照的作用。
US 4467168描述了一種切割玻璃板的方法，其中采用激光來(lái)產(chǎn)生沿所需切割線的玻璃切口，同時(shí)對(duì)上述切口區(qū)加熱到玻璃軟化點(diǎn)以上，然后對(duì)激光聚焦區(qū)直接噴射空氣，由噴射空氣和激光一起來(lái)形成玻璃中的裂縫。
上述方法聲稱用于脆性玻璃板之類，而不是空心制品。此外應(yīng)注意到，玻璃中的切割不是依靠玻璃中產(chǎn)生的應(yīng)力，而是在激光和噴射空氣的聯(lián)合作用下，依靠通過(guò)沿切割線的整個(gè)玻璃厚度上的蒸發(fā)去除方式。由這種方式得到的切口對(duì)于空心玻璃制品來(lái)說(shuō)不夠尖銳，需要再作費(fèi)時(shí)費(fèi)錢的機(jī)加工。
最后，WO 94/22778描述了一種切割空心玻璃制品的方法，其中，制品相應(yīng)于切割線作約1米/秒速度的轉(zhuǎn)動(dòng)，并用激光加熱，使得在所需切割線上產(chǎn)生應(yīng)力區(qū)。此外，相應(yīng)于切割線作出小的裂縫。然后制品沿整個(gè)周向切割線冷卻。對(duì)于玻璃厚度不均勻，或者如錐形的特定幾何形狀，該方法已證明非常差。此時(shí)，由于沿整個(gè)周向切割線沒(méi)有切口線，往往切割得不夠尖銳和滿意。
本發(fā)明的目的是提供一種專用的方法和設(shè)備，采用激光來(lái)切割空心玻璃制品，它避免了上述缺點(diǎn)，特別是，與已有技術(shù)相比，在同樣生產(chǎn)率下產(chǎn)生優(yōu)異的質(zhì)量，即使對(duì)于制品厚度不均勻，或者如錐形、橢圓形或多邊形的特定幾何形狀情形，也可大大減少或消除了后繼的費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢的打磨，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供減少?gòu)U品率的一種方法和設(shè)備。
按照所附主要權(quán)利要求中特征部分的方法和設(shè)備，可達(dá)到對(duì)于技術(shù)專家來(lái)說(shuō)很明顯的這些和另外的目的。
根據(jù)作為非限定示例的附圖
，本發(fā)明將會(huì)更加明顯，該例以簡(jiǎn)圖代表了實(shí)施上述本發(fā)明方法的一種設(shè)備。
本發(fā)明的方法包括的第一階段是空心玻璃制品1轉(zhuǎn)動(dòng)(見(jiàn)A所示的箭頭)，使得需切割周線上的點(diǎn)具有約為1米/秒的速度。沿整個(gè)周向切割線在轉(zhuǎn)動(dòng)制品上作出切口，其深度根據(jù)制品厚度而變化，但總是小于上述厚度的70％。應(yīng)注意到，制品的切口是由玻璃蒸發(fā)產(chǎn)生的。為此采用激光3，它由功率在200到600W之間和波長(zhǎng)為10.6微米的CO2聚焦激光器4產(chǎn)生。
使轉(zhuǎn)動(dòng)的玻璃制品經(jīng)受輻照，轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)根據(jù)玻璃厚度來(lái)確定，同時(shí)沿切割線對(duì)玻璃加熱，從而得到所需的切口。
應(yīng)注意到，激光器位置及其焦距大小應(yīng)選擇成使得玻璃制品厚度或幾何形狀的任何變化不會(huì)影響切口。為此，沿激光3方向上，激光3的焦點(diǎn)可位于切口表面之后。而且激光的位置最好盡量垂直于被切玻璃制品的表面。
在激光輻照的同時(shí)，由常規(guī)壓縮機(jī)6的噴嘴5噴射出干燥壓縮空氣的集中氣流，在輻照點(diǎn)上對(duì)玻璃制品噴射空氣。
噴射空氣從激光產(chǎn)生的切口槽中除去蒸發(fā)的殘余物，并迅速冷卻切割線。此時(shí)，在制品中產(chǎn)生與切割線相應(yīng)的應(yīng)力，它可沿切割線造成剩余玻璃厚度的斷裂，從而造成需除去部分的脫離，或者在如無(wú)腳酒杯的吹模制品情形中，造成吹氣帽的脫離。
為了保證沿切割線切割所處理的制品，隨著制品的轉(zhuǎn)動(dòng)，接著對(duì)切口集中加熱。
相應(yīng)于切割線對(duì)制品加熱到這樣的溫度它大約為制品所用特定類型玻璃的臨界溫度。例如采用常規(guī)加熱器7來(lái)加熱。
作為進(jìn)一步的保證措施，接著采用常規(guī)的敲擊工具8，使得需除去的玻璃制品部分最終脫離，如果它還沒(méi)有自然脫離的話。
附圖簡(jiǎn)單表示了實(shí)施上述方法的設(shè)備。
設(shè)備包括一個(gè)常用的轉(zhuǎn)臺(tái)10，例如沿箭頭B所示方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并包括六個(gè)底座，每個(gè)底座上面裝一個(gè)空心玻璃制品1，例如一個(gè)無(wú)腳酒杯，并繞底座縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)制品，如箭頭A所示。
設(shè)備包括控制制品驅(qū)動(dòng)裝置的常規(guī)儀表，可根據(jù)所用玻璃的形狀、厚度或類型，來(lái)改變上述制品的轉(zhuǎn)速，它大約在0.1到6米/秒之間。
轉(zhuǎn)臺(tái)10設(shè)置成可把制品1移動(dòng)到各個(gè)制品工位上。制品首先到達(dá)切口工位11，它包括激光器4和供應(yīng)噴射空氣的壓縮機(jī)6。壓縮機(jī)6和激光器4均為常規(guī)類型，并與常規(guī)的支架(圖中未示)連接，使得可按制品形狀來(lái)調(diào)節(jié)激光和噴射空氣的角度方向。在切口工位11之后提供一個(gè)對(duì)技術(shù)專家來(lái)說(shuō)是常規(guī)的加熱工位12，它包括一個(gè)加熱器7，例如氫氣型的。接著是敲擊工位13，對(duì)技術(shù)專家來(lái)說(shuō)也是常規(guī)類型，它包括敲擊器8，例如為包括可動(dòng)臂14的類型，它可與需除去的玻璃制品部分接觸，特別是與無(wú)腳酒杯情形中的吹氣帽接觸。
在工位13之后還可有精修切邊的常規(guī)工位(圖中未示)。
實(shí)驗(yàn)表明，采用本發(fā)明方法可得到非常尖銳和精確的切割，只需對(duì)切邊作很少的圓整，不良切割的廢品率極小，肯定比已知方法低。
最后應(yīng)注意到，上述方法和設(shè)備的實(shí)施例是以非限定示例的方式提供的，可在相同發(fā)明方案中作出許許多多的變化，例如對(duì)切割線不用噴射冷卻空氣，而用其它的冷卻液體，如氣體或霧化水。
權(quán)利要求
1．采用激光切割空心玻璃制品的一種方法，它包括了第一階段，其中在繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的制品上沿周向切割線作出切口，其特征在于由聚焦激光作出切口，在切割的同時(shí)，相應(yīng)于輻照點(diǎn)采用加壓液體噴射流對(duì)制品噴射，以冷卻和清潔切口槽。
2．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于被處理的制品繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，使得在切割線上的點(diǎn)具有0.1到6米/秒之間的速度。
3．按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于在切割線上的點(diǎn)至少具有1米/秒的速度。
4．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于切口具有小于70％玻璃厚度的深度。
5．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于在第一階段之后包括第二階段，其中至少相應(yīng)于切割線把制品加熱到接近玻璃臨界溫度的溫度，以及包括在第二階段之后的第三階段，其中，需除去的制品部分受到敲擊，如果在前一階段中上述部分還沒(méi)有與制品分離，使它與制品分離。
6．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于激光聚焦點(diǎn)位于切口表面之后。
7．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于激光基本上垂直于切口表面。
8．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于該方法用于除去吹模制品的吹氣帽。
9．切割空心玻璃制品的一種設(shè)備，包括使制品繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置，以及相應(yīng)于周向切割線在制品上作出切口的部件，其特征在于切割部件(4)是激光器，并作出沿整個(gè)周線的切口，部件(6)用于冷卻和清潔切口槽。
10．按照權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征在于冷卻和清潔部件包括噴射壓縮冷卻液體的裝置(6)。
11．按照權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征在于包括一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)(10)，它把制品從一個(gè)工位送到下一個(gè)工位，至少提供一個(gè)切割工位，它包括激光器(4)，以及冷卻和清潔切口槽的部件(6)。
12．按照權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征在于包括對(duì)切割部件(4)作角度調(diào)節(jié)的裝置，至少能使激光基本上垂直于需作切口的表面。
13．按照權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征在于在切割部件的下游，包括至少對(duì)相應(yīng)切割線的制品部分進(jìn)行加熱的裝置(7)，該裝置之后是敲擊裝置(8)，用于敲擊需除去的制品部分。
14．按照權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征在于包括調(diào)節(jié)制品繞其軸線轉(zhuǎn)速的裝置。
全文摘要
采用激光切割空心玻璃制品(1)的一種方法和設(shè)備,包括的第一階段是:在繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的制品上沿周向切割線作出切口。制品繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。由聚焦激光(3)作出切口,在切割的同時(shí),相應(yīng)于輻照點(diǎn)采用加壓液體噴射流對(duì)制品噴射,以冷卻和清潔切口槽。
文檔編號(hào)B23K26/00GK1224377SQ96180352
公開日1999年7月28日 申請(qǐng)日期1996年10月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月27日
發(fā)明者阿萊西奧·馬齊, 克勞迪奧·奇普里亞尼, 達(dá)里奧·古斯蒂 申請(qǐng)人:Calp－皮亞納水晶玻璃器皿藝術(shù)有限公司