(57)【要約】  本発明は、脆弱性の材料、たとえばガラス、セラミックス、ガラスセラミックスまたはこれに類するものから成る構成部材４を、熱的に生ぜしめられる応力亀裂を構成部材４に分離ゾーンで発生させることによって一貫して切断加工するための装置に関する。当該装置は、構成部材４が、レーザビームを同時にまたは時間的に連続して分離ゾーンに沿ってほぼ同じ箇所でまたは互いに僅かに間隔を置いて配置された箇所で部分吸収下に少なくとも２回部分的に透過させるように、レーザビーム１０を、加工したい構成部材に指向するためのレーザを有している。本発明によれば、支承装置が設けられており、該支承装置が、支承面４０を備えており、該支承面４０に、加工したい構成部材が、外的に生ぜしめられる機械的な応力を減少させるかまたは回避するために支承可能であり、支承面４０が、レーザ放射線に対して高透過性の材料から少なくとも部分的に成っている。本発明による装置によって、脆弱性の材料から成る構成部材の分離加工が特に高い精度で可能となる。
2007534499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆弱性の材料、たとえばガラス、セラミックス、ガラスセラミックスまたはこれに類するものから成る構成部材を、熱的に生ぜしめられる応力亀裂を構成部材に分離ゾーンで発生させることによって一貫して切断加工するための装置であって、
構成部材が、レーザビームを同時にまたは時間的に連続して分離ゾーンに沿ってほぼ同じ箇所でまたは互いに僅かに間隔を置いて配置された箇所で部分吸収下に少なくとも２回部分的に透過させるように、レーザビームを、加工したい構成部材に指向するためのレーザが設けられている形式のものにおいて、
支承装置が設けられており、該支承装置が、支承面（４０）を備えており、該支承面（４０）に、加工したい構成部材（４）が、外的に生ぜしめられる機械的な応力を減少させるかまたは回避するために支承可能であり、支承面（４０）が、レーザ放射線に対して高透過性の材料から少なくとも部分的に成っていることを特徴とする、装置。
【請求項２】
脆弱性の材料、たとえばガラス、セラミックス、ガラスセラミックスまたはこれに類するものから成る構成部材を、熱的に生ぜしめられる応力亀裂を構成部材に分離ゾーンで発生させることによって一貫して切断加工するための装置であって、
構成部材が、レーザビームを同時にまたは時間的に連続して分離ゾーンに沿ってほぼ同じ箇所でまたは互いに僅かに間隔を置いて配置された箇所で部分吸収下に少なくとも２回部分的に透過させるように、レーザビームを、加工したい構成部材に指向するためのレーザが設けられている形式のものにおいて、
支承装置が設けられており、該支承装置が、支承面（４０）を備えており、該支承面（４０）に、加工したい構成部材（４）が、外的に生ぜしめられる機械的な応力を減少させるかまたは回避するために支承可能であり、支承面（４０）が、レーザ放射線に対して反射性の材料から少なくとも部分的に成っていることを特徴とする、装置。
【請求項３】
支承装置が、対応支承面を有しており、支承面（４０）と対応支承面との間に、加工したい複数の構成部材が、重なり合ってかつ／または相並んで収容可能であり、対応支承面が、レーザ放射線に対して高透過性の材料から成っている、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
支承面（４０）および／または対応支承面が、少なくとも片側でほぼ平らな構成部材を支承するために、ほぼ平らに形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
材料が、加工したい構成部材の材料よりも僅かな熱膨張係数および／またはレーザ放射線に対する高い透過性を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
反射手段が設けられており、該反射手段が、構成部材（４）の、レーザと反対の側に配置された少なくとも１つの第１のリフレクタ（１２）を有しており、該第１のリフレクタ（１２）が、構成部材（４）によって透過させられたレーザ放射線を分離ゾーンに反射するようになっている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
反射手段が、支承面の、レーザ放射線を反射する領域によって少なくとも部分的に形成されている、請求項２または６記載の装置。
【請求項８】
支承面（４０）が、レーザ放射線を反射する被覆層を少なくとも部分的に備えている、請求項７記載の装置。
【請求項９】
層状に形成された支承エレメントが設けられており、該支承エレメントが、少なくとも１つの支承層と反射層とを有しており、支承層の、構成部材に向かい合った側に支承面が形成されており、支承層が、レーザ放射線に対して高透過性の材料から成っており、反射層が、レーザ放射線を反射する材料から成っている、請求項２記載の装置。
【請求項１０】
反射手段が、少なくとも１つの第２のリフレクタ（１６）を有しており、該第２のリフレクタ（１６）が、構成部材（４）の、レーザに向かい合った側に配置されており、第１のリフレクタ（１２）が、レーザ放射線を分離ゾーンを通して第２のリフレクタ（１６）に反射するようになっており、該第２のリフレクタ（１６）が、第１のリフレクタ（１２）によって反射されたレーザ放射線を分離ゾーンに反射するようになっている、請求項６から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
反射手段が、平らにまたは湾曲させられて形成されている、請求項６から１０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
第２のリフレクタ（１６）が、レーザ放射線を第１のリフレクタ（１２）に反射により戻すようになっている、請求項１０または１１記載の装置。
【請求項１３】
入射したレーザビームと、第１のリフレクタ（１２）によって反射されたレーザビームおよび／または第１のリフレクタ（１２）によって第２のリフレクタ（１６）に反射されたレーザビームと、第２のリフレクタ（１６）によって第１のリフレクタ（１２）に反射により戻されたレーザビームとが、構成部材のほぼ同じ箇所に分離ゾーンに沿って衝突するようになっている、請求項６から１２までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
第１のリフレクタ（１２）と、場合により第２のリフレクタ（１６）とが、放射方向で、加工したい構成部材に対して間隔を置いて配置されている、請求項６から１３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１５】
少なくとも２つのレーザが設けられており、該レーザが、それぞれ１つのレーザビームを分離ゾーンに沿って構成部材（４）のほぼ同じ箇所にまたは互いに僅かに間隔を置いて配置された箇所に指向するようになっている、請求項１から１４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１６】
レーザが、構成部材（４）の、互いに反対の側に配置されている、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
レーザのレーザビームを少なくとも２つの部分ビームに分割するビーム分割手段と、両部分ビームを分離ゾーンに沿って構成部材（４）のほぼ同じ箇所にまたは互いに僅かに間隔を置いて配置された箇所に指向するビーム指向手段とが設けられている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１８】
ビーム指向手段が、部分ビームを互いに反対の側から構成部材（４）に指向するようになっている、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
レーザが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｙｂ：ＹＡＧレーザまたはダイオードレーザである、請求項１から１８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２０】
レーザ放射線の波長が、約５００〜約５３００ｎｍ、特に約１０００ｎｍである、請求項１から１９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２１】
構成部材（４，２０，２２）が、平面ガラス板である、請求項１から２０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２２】
少なくとも２つの構成部材（４，２０，２２）を同時に加工するために、該構成部材（４，２０，２２）が、放射方向に連続して配置されている、請求項１から２１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２３】
平面ガラス板が、互いに接触している、請求項２１または２２記載の装置。
【請求項２４】
少なくとも２つの構成部材（４，２０，２２）の間に少なくとも１つのスペース手段が配置されており、該スペース手段が、レーザ放射線に対して高透過性の材料から少なくとも部分的に成っている、請求項２２または２３記載の装置。
【請求項２５】
スペース手段が、減摩性の媒体で被覆されているかまたは減摩性の媒体が、加工したい構成部材（４）と、支承面（４０）との間に配置されている、請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
減摩性の媒体が、レーザビームのビーム路の外部に配置されている、請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
加工したい構成部材（４）が、ホウケイ酸ガラスまたはソーダ石灰ガラスから成っている、請求項１から２６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２８】
構成部材（４）とレーザとを、特に加工過程の間に互いに相対的に運動させることができる手段が設けられている、請求項１から２７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２９】
第２のリフレクタ（１６）が、レーザ放射線をその極性に関連して透過させるかまたは反射するように形成されており、レーザが、レーザ放射線を、第１のリフレクタ（１２）と反対の側から入射させるようになっており、第２のリフレクタ（１６）が、入射するレーザビームを透過させるように、レーザ放射線の極性が選択されており、第１のリフレクタ（１２）が、レーザ放射線の極性に影響を与えるようになっており、これによって、第２のリフレクタ（１６）が、レーザビームを該レーザビームの続く衝突時に反射するようになっている、請求項１０から２８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３０】
レーザビームをビーム成形するための手段が設けられている、請求項１から２９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３１】
加工したい１つまたはそれ以上の構成部材における温度分布および／または応力分布を測定するための測定手段と、レーザビームの出力および／または強度および／または焦点および／またはビームプロファイルを測定手段の少なくとも１つの出力信号に関連して制御しかつ／または調整する制御手段および／または調整手段とが設けられている、請求項１から３０までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、脆弱性の材料から成る構成部材を一貫して切断加工するための装置に関する。
【０００２】
脆弱性の材料から成る構成部材を一貫して切断加工するための装置、たとえば合わせガラスを分離するための装置が知られている。この装置はそれぞれ１つの硬質金属ホイールを構成部材の上面および下面にわたって案内する。硬質金属ホイールは、加工したい構成部材に機械的な応力を発生させる。この応力は、所望の形式で構成部材の一貫した切断に繋がる。構成部材のこの一貫した切断時に複雑な輪郭を発生させたい場合には、分離したい構成部材が別の軸線を介してフェルトテーブルで運動させられる。この既知の装置の欠点は、この装置が構造において比較的手間を要すると共に構成部材の分離加工時に得られる加工結果が比較的不正確であることにある。
【０００３】
国際公開第０２／４８０５９号パンフレットによって、該当する形式の、脆弱性の材料、たとえばガラス、セラミックス、ガラスセラミックスまたはこれに類するものから成る構成部材を、熱的に生ぜしめられる応力亀裂を構成部材に分離ゾーンで発生させることによって一貫して切断加工するための装置が公知である。この公知の装置は、構成部材がレーザビームを同時にまたは時間的に連続して分離ゾーンに沿ってほぼ同じ箇所でまたは互いに僅かに間隔を置いて配置された箇所で部分吸収下に少なくとも２回部分的に透過させるように、レーザビームを、加工したい構成部材に指向するためのレーザを有している。公知の装置によって、加工したい構成部材の精密な一貫した切断が高い速度で可能となる。
【０００４】
類似の装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２０６９２０号明細書によっても公知である。
【０００５】
本発明の課題は、請求項１の上位概念部に記載した形式の装置を改良して、脆弱性の材料から成る構成部材の一貫した切断加工時の精度がさらに一層高められているようにすることである。
【０００６】
この課題は、請求項１に記載した特徴的構成によって解決される。
【０００７】
本発明による特徴的構成は、分離過程に繋がる機械的な応力が、専らまたはほぼ専らレーザによって熱的に生ぜしめられる機械的な応力である、すなわち、外的に生ぜしめられる機械的な応力ではないかまたは加工結果に影響を与えない程度に存在している場合に、脆弱性の材料から成る構成部材の一貫した切断加工時に特に高い精度を達成することができるという認識から出発する。外的に生ぜしめられる機械的な応力とは、本発明によれば、レーザによって熱的に生ぜしめられるのではなく、別の形式で生ぜしめられる、たとえば構成部材の機械的な負荷によって生ぜしめられる機械的な応力を意味している。
【０００８】
これに相応して、本発明による特徴的構成の基本思想は、加工したい構成部材を、外的に生ぜしめられる機械的な応力を減少させるかまたは回避するために支承することができる支承面を設けることにある。レーザビームによる構成部材の複数回の透過と、これによって、レーザ放射線の十分な吸収とを可能にするためには、支承面が、レーザ放射線に対して高透過性の材料から少なくとも部分的に成っている。こうして、レーザビームが支承面を横断することができ、たとえばリフレクタに衝突することができる。このリフレクタは、支承面の、加工したい構成部材と反対の側に配置されている。この場合、リフレクタはレーザビームを分離ゾーンに反射により戻すことができ、これによって、構成部材がレーザビームを部分吸収下で少なくとも２回部分的に透過させ、これによって、加工したい構成部材に、この構成部材の分離に繋がる熱的に生ぜしめられる機械的な応力が生ぜしめられる。
【０００９】
本発明により設けられた支承面によって、外的に生ぜしめられる機械的な応力が回避可能となるかまたは加工結果の精度にもはや影響を与えない程度に減少可能となる。こうして、本発明による装置によって、脆弱性の材料から成る構成部材の一貫した切断加工時の精度が著しく高められている。同時に、レーザ放射線による一貫した切断加工の基本的な利点は維持されたままとなる。
【００１０】
本発明によれば、支承面は、レーザ放射線に対して高透過性の材料から全体的に成っていてよい。しかし、本発明によれば、支承面が部分的にしか、たとえば線状のまたは面状の領域でしか、レーザ放射線に対して高透過性の材料から成っていないことも可能である。
【００１１】
本発明によれば、高透過性の材料とは、使用されるレーザ放射線の波長において、それぞれ同じ材料厚さに対して、加工したい構成部材の材料の透過性（透過率）よりも高い透過性（透過率）を備えた材料を意味している。こうして、加工したい構成部材と、支承面とに関して、レーザ放射線が、加工したい構成部材の材料によって、支承面を成す材料よりも強く、有利には著しく強く吸収されるように、それぞれ異なる吸収特性が生ぜしめられ、これによって、支承面として働く高透過性の材料に損傷が与えられることなしに、加工したい構成部材を、熱的に生ぜしめられる機械的な応力によって分離することが可能となる。
【００１２】
所定の材料における電磁放射線の弱化に対する、厚さに依存しない量である消衰係数κに関して、高透過性の材料とは、使用される波長において、加工したい構成部材の材料の消衰係数よりも小さい消衰係数を備えた材料を意味している。特に本発明によれば、高透過性の材料とは、１０００ｎｍ付近の波長範囲において、約１７ｍ−１以下の値κを有する消衰係数を備えた材料を意味している。
【００１３】
本発明による装置によって、たとえばソーダ石灰ガラスから成る構成部材を分離したい場合には、支承面のための材料として、レーザ放射線の、使用される波長において、ソーダ石灰ガラスの透過性よりも高い透過性を備えた材料もしくはレーザ放射線の、使用される波長において、ソーダ石灰ガラスの消衰係数よりも小さい消衰係数を備えた材料が選択される。
【００１４】
加工したい構成部材の、外的に生ぜしめられる機械的な応力なしの支承または外的に生ぜしめられる機械的な応力を少なく伴った支承を得るために、本発明によれば、支承面の輪郭が、有利には、加工したい構成部材の輪郭に適合されている。加工したい構成部材が、たとえば特に平面ガラス板である場合には、支承面が、本発明によれば、ほぼ平らに形成されており、これによって、平面ガラス板がフラットにかつ、理想事例では、外的に生ぜしめられる機械的な応力なしに支承面に載置している。これに対して、加工したい構成部材が湾曲させられて形成されている場合には、本発明によれば、支承面が構成部材に対してほぼ相補的に形成されていてよい。
【００１５】
本発明の根底にある課題の別の解決手段は請求項２に記載してある。この解決手段では、支承面が、レーザ放射線に対して反射性の材料から少なくとも部分的に成っている。こうして、加工したい構成部材を横断したレーザ放射線が支承面から分離ゾーンに反射により戻される。加工したい構成部材の、外的に生ぜしめられる機械的な応力なしの支承または外的に生ぜしめられる機械的な応力を少なく伴った支承に関して、請求項１の特徴的構成に関して説明した利点と同じ利点が得られる。
【００１６】
本発明による特徴的構成の改良形は、支承装置が、対応支承面を有しており、支承面と対応支承面との間に、加工したい複数の構成部材が、重なり合ってかつ／または相並んで収容可能であり、対応支承面が、レーザ放射線に対して高透過性の材料から少なくとも部分的に成っていることを提案している。この構成では、加工したい１つまたはそれ以上の構成部材の特に確実な支承が得られている。対応支承面が、レーザ放射線に対して高透過性の材料から少なくとも部分的に成っていることによって、レーザ放射線が対応支承面を横断することができる。
【００１７】
加工したい構成部材が、少なくとも片側でほぼ平らに形成されている場合、本発明による特徴的構成の有利な改良形は、支承面および／または対応支承面が、少なくとも片側でほぼ平らな構成部材を支承するために、ほぼ平らに形成されていることを提案している。こうして、少なくとも片側でほぼ平らに形成された構成部材の特に応力なしの支承が得られる。
【００１８】
別の有利な改良形は、支承面もしくは対応支承面を少なくとも部分的に成す材料が、加工したい構成部材の材料よりも僅かな熱膨張係数および／またはレーザ放射線に対する高い透過性を有している。たとえば特に材料は、９×１０−６Κ以下である熱膨張係数を有していてよい。
【００１９】
部分吸収下でのレーザ放射線による、加工したい構成部材の少なくとも２回の透過を簡単にかつ特に廉価に得るために、本発明による特徴的構成の有利な改良形は、反射手段が設けられており、該反射手段が、構成部材の、レーザと反対の側に配置された少なくとも１つの第１のリフレクタを有しており、該第１のリフレクタが、構成部材によって透過させられたレーザ放射線を分離ゾーンに反射するようになっていることを提案している。
【００２０】
前述した構成において、別個のリフレクタを省略し、こうして、本発明による装置の機器的な手間を減じるために、本発明による特徴的構成の有利な改良形は、反射手段が、支承面の、レーザ放射線を反射する領域によって少なくとも部分的に形成されていることを提案している。
【００２１】
前述した構成において、特に簡単なひいては廉価な構造を得るために、有利な改良形は、支承面が、レーザ放射線を反射する被覆層を少なくとも部分的に備えていることを提案している。
【００２２】
したがって、この構成では、レーザ放射線の反射が支承面自体の表面によって行われる。
【００２３】
請求項２の特徴的構成の別の有利な改良形は、層状に形成された支承エレメントが設けられており、該支承エレメントが、少なくとも１つの支承層と反射層とを有しており、支承層の、構成部材に向かい合った側に支承面が形成されており、支承層が、レーザ放射線に対して高透過性の材料から成っており、反射層が、レーザ放射線を反射する材料から成っていることを提案している。この構成では、反射層が、支承エレメントの表面の下方にひいては支承面から遠ざけられて形成されていてよい。このことは、反射層が、加工したい構成部材に接触せず、これによって、反射層の損傷および／または摩耗が回避されているという利点を有している。支承層は、たとえば反射層の材料よりも極めて多く耐摩耗性である材料から成っていてよい。
【００２４】
反射手段を備えた構成の別の改良形は、反射手段が、少なくとも１つの第２のリフレクタを有しており、該第２のリフレクタが、構成部材の、レーザに向かい合った側に配置されており、第１のリフレクタが、レーザ放射線を分離ゾーンを通して第２のリフレクタに反射するようになっており、該第２のリフレクタが、第１のリフレクタによって反射されたレーザ放射線を分離ゾーンに反射するようになっていることを提案している。この構成では、レーザによって発生させられたレーザ放射線が複数回反射され、これによって、これに相応して、このレーザ放射線が、複数回構成部材によって分離ゾーンに沿って部分吸収される。こうして、この分離ゾーンの、その都度照射される箇所での構成部材の迅速なかつ集中的な加熱が可能となる。
【００２５】
本発明による特徴的構成の改良形が提案するように、その都度の要求に相応して、反射手段が、平らにまたは湾曲させられて形成されていてよい。
【００２６】
第２のリフレクタを備えた構成の改良形は、第２のリフレクタが、レーザ放射線を第１のリフレクタに反射により戻すようになっていることを提案している。この構成では、放射線が第１のリフレクタと第２のリフレクタとの間で複数回繰返し反射され、これによって、簡単なかつ廉価な装置により、構成部材を通るレーザ放射線の複数回の反射ひいては構成部材の複数回の横断および構成部材の相応に集中的な加熱が可能となる。
【００２７】
本発明によれば、基本的に、入射したレーザビームと、第１のリフレクタによって反射されたレーザビームとが、互いに間隔を置いて配置された箇所で分離ゾーンに沿って構成部材に衝突するかもしくは第１のリフレクタによって第２のリフレクタに反射されたレーザビームと、第２のリフレクタによって第１のリフレクタに反射により戻されたレーザビームとが、分離ゾーンの、互いに間隔を置いて配置された箇所で構成部材に衝突すれば十分である。この場合、分離ゾーンに沿って一貫して、構成部材の、熱的に生ぜしめられる応力亀裂を形成するために十分な加熱が生ぜしめられている。しかし、本発明による特徴的構成の特に有利な改良形は、入射したレーザビームと、第１のリフレクタによって反射されたレーザビームおよび／または第１のリフレクタによって第２のリフレクタに反射されたレーザビームと、第２のリフレクタによって第１のリフレクタに反射により戻されたレーザビームとが、分離ゾーンに沿って構成部材のほぼ同じ箇所に衝突するようになっていることを提案している。こうして、入射したレーザビームと、反射されたレーザビームとが共に構成部材に衝突する箇所に、この構成部材の特に迅速なかつ集中的な加熱が生ぜしめられる。
【００２８】
第１のリフレクタと、場合により第２のリフレクタとが、放射方向で、加工したい構成部材に対して間隔を置いて配置されていると有利である。こうして、望ましくない形式で１つもしくはそれ以上のリフレクタを介して熱が構成部材から導出されることが阻止されている。
【００２９】
本発明による特徴的構成の基本思想の別の構成は、少なくとも２つのレーザが設けられており、該レーザが、それぞれ１つのレーザビームを分離ゾーンに沿って構成部材のほぼ同じ箇所にまたは互いに僅かに間隔を置いて配置された箇所に指向するようになっていることを提案している。こうして、レーザ放射線の反射が必要となることなしに、構成部材のレーザ放射線が、少なくとも２回ほぼ同じ箇所でまたは互いに僅かに間隔を置いて配置された箇所で分離ゾーンに沿って横断することが確保されている。
【００３０】
前述した構成では、レーザが、構成部材の、互いに反対の側に配置されていると有利であり、これによって、レーザがレーザ放射線を、構成部材の、互いに反対の側から構成部材に指向する。
【００３１】
本発明による特徴的構成の別の改良形は、レーザのレーザビームを少なくとも２つの部分ビームに分割するビーム分割手段と、両部分ビームを分離ゾーンに沿って構成部材のほぼ同じ箇所にまたは互いに僅かに間隔を置いて配置された箇所に指向するビーム指向手段とが設けられていることを提案している。こうして、第２のレーザが不要となる。ビーム指向手段が、部分ビームを互いに反対の側から構成部材に指向するようになっていると有利である。
【００３２】
レーザ放射線の波長が、約５００〜約５０００ｎｍ、特に約１０００ｎｍであると有利である。この波長のレーザ放射線は、確かに、特にガラスによって主に透過させられるが、しかし、にもかかわらず、部分吸収下でのレーザビームによる構成部材の少なくとも２回の透過に基づき、構成部材の材料の加熱を十分に可能にする。特にソーダ石灰ガラスを加工するためには、それぞれ約１０００ｎｍの波長を備えたＮｄ：ＹＡＧレーザまたはＹｂ：ＹＡＧレーザが特に有利である。
【００３３】
本発明による特徴的構成の別の有利な改良形は、構成部材が、平面ガラス板であり、かつ／または少なくとも２つの構成部材を同時に加工するために、該構成部材が、放射方向に連続して配置されていることを提案している。こうして、複数の構成部材の同時の加工が可能となる。このことは、加工プロセスを加速させ、ひいては、この加速プロセスを特に廉価に実施する。
【００３４】
前述した構成の改良形は、平面ガラス板が、互いに接触していることを提案している。
【００３５】
しかし、本発明によれば、その都度の要求に相応して、少なくとも２つの構成部材の間に少なくとも１つのスペース手段が配置されており、該スペース手段が、レーザ放射線に対して高透過性の材料から少なくとも部分的に成っていることも可能である。こうして、一方では、構成部材の、互いに間隔を置いた支承が可能となるものの、他方では、レーザビームがスペース手段を、望ましくない過剰の吸収なしに横断することが確保されている。
【００３６】
前述した構成の有利な改良形は、スペース手段が、減摩性の媒体で被覆されているかまたは減摩性の媒体が、加工したい構成部材と、支承面との間に配置されていることを提案している。こうして、加工したい構成部材と、スペース手段との間の摩擦に基づき、外的に生ぜしめられる望ましくない機械的な応力が発生することが阻止されている。減摩性の材料として、たとえば粉末状の物質、水または空気も使用することができる。この場合、加工したい構成部材と、対応配置されたスペース手段との間に残された空気は、摩擦を十分に減少させることができる。
【００３７】
別の改良形は、減摩性の媒体が、レーザビームのビーム路の外部に配置されていることを提案している。こうして、スペース手段によってレーザ放射線に与えられる影響、特に吸収が減少させられている。
【００３８】
本発明による装置は、脆弱性の材料から成る任意の構成部材を分離加工するために適している。本発明による装置は、ホウケイ酸ガラスまたはソーダ石灰ガラスから成る構成部材を一貫して切断加工するために特に良好に適している。
【００３９】
本発明による特徴的構成の別の改良形は、構成部材とレーザとを、特に加工過程の間に互いに相対的に運動させることができる手段が設けられていることを提案している。この構成では、構成部材と放射源とを互いに相対的に運動させることによって、ほぼ点状のビームスポットを備えたビームを用いて、構成部材と放射源とが分離ゾーンの経過に相応して互いに相対的に運動させられることにより、分離ゾーンに沿った加熱を得ることができる。
【００４０】
レーザビームが第１のリフレクタと第２のリフレクタとの間で繰返し反射される構成の改良形は、第２のリフレクタが、レーザ放射線をその極性に関連して透過させるかまたは反射するように形成されており、レーザが、レーザ放射線を、第１のリフレクタと反対の側から入射させるようになっており、第２のリフレクタが、入射するビームを透過させるように、レーザ放射線の極性が選択されており、第１のリフレクタが、レーザ放射線の極性に影響を与えるようになっており、これによって、第２のリフレクタが、レーザビームを該レーザビームの続く衝突時に反射するようになっていることを提案している。この構成では、装置の簡単な構造によって、構成部材の同一の箇所へのレーザビームの複数回の反射が可能となる。
【００４１】
本発明による特徴的構成の別の改良形は、レーザビームをビーム成形するための手段が設けられていることを提案している。こうして、その都度の要求に相応して、たとえば線状のビームまたは任意の別のジオメトリを備えたビームスポットを形成することができる。
【００４２】
本発明による特徴的構成の別の有利な改良形は、加工したい１つまたはそれ以上の構成部材における温度分布および／または応力分布を測定するための測定手段と、レーザビームの出力および／または強度および／または焦点および／またはビームプロファイルを測定手段の少なくとも１つの出力信号に関連して制御しかつ／または調整する制御手段および／または調整手段とが設けられていることを提案している。この構成では、構成部材の、特に精密な一貫した切断加工が可能となる。なぜならば、加工したい構成部材における温度分布および／または応力分布を測定することができ、レーザビームを、特にその強度および／または焦点および／またはビームプロファイルに関して、測定された温度分布および／または応力分布に依存して制御することができるかまたは調整することができるからである。
【００４３】
以下に、本発明による装置の実施例を示した図面につき本発明を詳しく説明する。この場合、記載または図示した全ての特徴は単独でまたは任意に組み合わせて本発明の対象を成している。
【００４４】
この実施例では平面ガラス板であるガラス製の構成部材４を、熱的に生ぜしめられる応力亀裂を発生させることによって一貫して切断するための図１に示した本発明による装置２は、加工ヘッド８を有している。この加工ヘッド８には、光ファイバ６を介してレーザビームが供給される。このレーザビームはレーザ、たとえばＮｄ：ＹＡＧレーザ（図示せず）によって発生させられる。
【００４５】
加工ヘッド８は、光ファイバ６から出射したレーザビーム１０をほぼ点状のビームスポットで、分離したい構成部材４に対する分離線の形の分離ゾーンに指向する。この分離ゾーンに沿って、構成部材４が加熱され、冷却時の熱的な応力亀裂の発生によって一貫して切断されるようになっている。さらに、装置２はリフレクタ１２を有している。このリフレクタ１２は構成部材４の下方に配置されている。
【００４６】
本発明によれば、支承面４０を備えた支承装置が設けられている。この支承面４０には、加工したい構成部材４が、外的に生ぜしめられる機械的な応力を減少させるかまたは回避するために面状にかつ構成部材をその全延在長さに沿って支承面の平面で支持するように支承可能である。この場合、この支承面は、この実施例では、完全にレーザ放射線に対して高透過性の材料から成っている。こうして、支承面の材料がレーザビーム１０を透過させ、これによって、このレーザビーム１０がリフレクタ１２に衝突する。このリフレクタ１２はレーザビームを再び構成部材４の分離ゾーンに反射する。この場合、支承面４０の材料はレーザビームを再度透過させる。
【００４７】
一貫して切断したい構成部材４がレーザ放射線をほぼ透過させ、部分的にしか吸収しないにもかかわらず、リフレクタ１２でのレーザ放射線の反射に基づき、構成部材４の、熱的に生ぜしめられる応力亀裂の発生のために十分となる加熱は、レーザ放射線が構成部材４を少なくとも２回横断し、この場合、その都度構成部材４の材料によって部分吸収されることによって可能となる。
【００４８】
構成部材４を線状に分離線に沿って加熱するためには、加工ヘッド８を加工過程の間に分離線の経過に相応して構成部材４に対して相対的に運動させる手段（図示せず）が設けられている。この場合、リフレクタ１２は加工ヘッド８と一緒に運動させられてよい。しかし、構成部材４に対して相対的な加工ヘッド８の全運動の間にレーザ放射線を分離線に沿って反射するために、リフレクタ１２が十分に大きな反射面を有している事例では、リフレクタ１２が定置に配置されていてもよい。
【００４９】
構成部材４の冷却時には、分離線に沿って、熱的に生ぜしめられる応力亀裂が形成され、これによって、構成部材４が所望の形式で分離線に沿って一貫して切断される。
【００５０】
構成部材４が加工過程の間に支承面４０に支承されていることによって、加工過程に望ましくない形式で影響を与える恐れがある外的に生ぜしめられる機械的な応力は回避されているかまたは加工結果にさほどの影響ももはや与えない程度に低減されている。
【００５１】
図２には、本発明による装置２の第２の実施例が示してある。この第２の実施例は、特に反射手段が第２のリフレクタ１６を有していることによって、図１に示した実施例と異なっている。この第２のリフレクタ１６は、平面ガラス板４の、加工ヘッド８に向かい合った側に配置されている。この場合、図２から明らかであるように、第１のリフレクタ１２は、レーザから放出されたレーザ放射線を平面ガラス板４の透過後に第２のリフレクタ１６に反射し、この場合、この第２のリフレクタ１６が、第１のリフレクタ１２によって反射された放射線を分離線に反射により戻し、これによって、レーザ放射線が複数回リフレクタ１２，１６の間で繰返し反射される。このためには、第２のリフレクタ１６に開口１８が形成されている。この開口１８によって、加工ヘッド８がレーザ放射線を、９０゜よりも小さい鋭角の入射角αを成して平面ガラス板４に指向する。
【００５２】
平面ガラス板４のほかに、図２に示した実施例では、同時にさらに別の平面ガラス板が加工される。これらの平面ガラス板のうち、図２には、ただ２つの別の平面ガラス板しか図示されていない。この２つの平面ガラス板は符号２０，２２を備えていて、支承面４０に積層されている。図２に示した実施例に対して択一的には、２つまたはそれ以上の平面ガラス板２０，２２が支承面４０と対応支承面との間に配置されていてよい。この支承面４０と対応支承面とは、レーザ放射線に対して高透過性の材料から成っている。
【００５３】
レーザ放射線が直角を成してリフレクタ１２に入射しないことによって、この第１のリフレクタ１２によって反射された放射線は、レーザから放出された放射線１０が分離線に衝突する箇所に対して、この分離線に沿って僅かな間隔を有する箇所で平面ガラス板４，２０，２２に衝突する。相応して、第１のリフレクタ１２と第２のリフレクタ１６との間で繰返し反射された放射線は連続して、分離線に沿って互いに僅かに間隔を置いて配置された箇所で平面ガラス板４，２０，２２に衝突する。この場合、間隔は、平面ガラス板４，２０，２２が分離線に沿って十分に加熱され、これによって、続く冷却時に所望の形式で、熱的に生ぜしめられる応力亀裂が分離線に沿って形成されるように選択されている。平面ガラス板２０，２２が支承面４０と対応支承面との間に配置されている場合には、レーザビームが支承面だけでなく対応支承面も横断する。
【００５４】
図３には、本発明による装置２の第３の実施例が示してある。この第３の実施例は、第２のリフレクタ１６がミラーによって形成されていることによって、図１に示した実施例と異なっている。このミラーは、レーザ放射線の極性に関連して、このレーザ放射線を透過させるかまたは反射する。第１のリフレクタ１２は、レーザ放射線の極性方向が反射時に変化するように形成されている。レーザから放出されるレーザ放射線の極性は、このレーザ放射線が第２のリフレクタ１６を最初に透過するように選択されている。第１のリフレクタ１２での続く反射時には、レーザ光線の極性に影響が与えられ、これによって、このレーザ光線が、第２のリフレクタ１６への続く衝突時に反射されるようになっている。これに続いて、レーザ光線は第１のリフレクタ１２と第２のリフレクタ１６との間で複数回繰返し反射される。こうして、平面ガラス板４，２０，２２がレーザ放射線をほぼ透過させるにもかかわらず、照射された箇所での平面ガラス板４，２０，２２の迅速なかつ集中的な加熱が可能となる。この場合、レーザビームに対して高透過性の支承面４０はレーザビームの通過を妨害しない。図３に示した実施例に対して択一的な構成により、平面ガラス板４，２０，２２が支承面４０と対応支承面との間に配置されている場合には、レーザビームが支承面だけでなく対応支承面も横断する。
【００５５】
図４には、本発明による装置２の第４の実施例が示してある。この装置２は、レーザビームを分割するための部分透過性のミラー２４の形のビーム分割手段を有している。レーザビームは矢印２６の方向でミラーに入射する。このミラー２４はレーザビームを２つの部分ビームに分割する。この場合、一方の部分ビームは光ファイバ６を介して加工ヘッド８に供給される。この加工ヘッド８はこの部分ビームをほぼ直角を成して構成部材４，２０，２２に指向する。他方の部分ビームは別の光ファイバ２８を介して別の加工ヘッド３０に供給される。この加工ヘッド３０はこの部分ビームをほぼ直角を成して構成部材４，２０，２２に指向し、しかも、加工ヘッド８が他方の部分ビームを指向する分離線に沿ってほぼ同じ箇所に指向し、これによって、両部分ビームがほぼ合致するようになっている。この場合、このレーザビームは、支承面４０の通過時にこの支承面４０によって妨害されない。なぜならば、この支承面４０が、レーザビームに対して高透過性の材料から成っているからである。こうして、レーザ放射線が構成部材４，２０，２２を２回同じ箇所で分離線に沿って横断し、これによって、この箇所で構成部材４，２０，２２の集中的な加熱が可能となることが確保されている。図４に示した実施例に対して択一的な構成により、構成部材４，２０，２２が支承面と対応支承面との間に配置されている場合には、レーザビーム１０が支承面だけでなく対応支承面も横断する。
【００５６】
レーザのレーザビームをビーム分割手段によって分割する代わりに、２つの別個のレーザを使用することも可能である。
【００５７】
構成部材を分離するためには、初期亀裂の形成が必要となる。この場合、多数の材料層を有する多層構成部材を加工することが必要となり得る。この場合、多数の材料層は互いに結合されていてよいかまたは加工したい多層構成部材は板状の複数の平面ガラス板の緩い積層体から成っている。
【００５８】
分離したい多層構成部材のただ１つの材料層または平面ガラス板の分離は、構成部材の、この分離したい材料層または平面ガラス板にだけ初期亀裂が設けられることによって可能となる。この場合、この材料層または平面ガラス板が後続の分離法によって分離されるのに対して、材料層または平面ガラス板が同じ物理的な特性（熱膨張係数、吸収特性）を有しているにもかかわらず、残りの材料層または平面ガラス板は分離されない。
【００５９】
したがって、ただ１つの材料層またはただ１つの平面ガラス板の分離が生ぜしめられることによって、緩く積層された平面ガラス板だけでなく、互いに結合された多数の材料層を有する多層構成部材も加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明による装置の第１の実施例の概略図である。
【図２】本発明による装置の第２の実施例の概略図である。
【図３】本発明による装置の第３の実施例の概略図である。
【図４】本発明による装置の第４の実施例の概略図である。
【符号の説明】
【００６１】
２  装置、  ４  平面ガラス板、  ６  光ファイバ、  ８  加工ヘッド、  １０  レーザビーム、  １２  リフレクタ、  １６  リフレクタ、  １８  開口、  ２０  平面ガラス板、  ２２  平面ガラス板、  ２４  ミラー、  ２６  矢印、  ２８  光ファイバ、  ３０  加工ヘッド、  ４０  支承面、  α  入射角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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