(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料からなる平板加工物を切断線に沿って切断する方法であって、
焦点合わせされたレーザービームを前記切断線上に向け、
前記レーザービームと前記平板加工物との間に相対移動を生じさせ、外部からの冷却と連携した前記レーザービームの前記切断線上での操作により前記切断線に沿って前記加工物の破壊強度よりも大きい熱機械応力を誘発するにあたって、
前記相対移動のスタートにリンクさせて、スコアリング工具により前記切断線の始まり部に前記加工物の機械的刻みによる初期割れを生じさせる方法において、
前記相対移動の始めにおいて、前記スコアリング工具（７）が、前記初期割れを生じさせるために、前記加工物（１）の上端縁に接触された時、スコアリング工具（７）の上方への微小変位移動をセンサ（８）で感知し、それによってスコアリング工具（７）が迅速に所定のストローク上昇させられることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記上昇が２秒までの時間範囲で起こることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記相対移動を生じさせるために、レーザースキャナーを用いて前記レーザービームを固定された前記加工物の前記切断線に沿って移動させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
脆性材料からなる平板加工物（１）を切断線に沿って切断する装置であって、
焦点合わせされたレーザービームを前記切断線（２）上に向ける手段と、
前記レーザービームと前記平板加工物との間に相対移動を生じさせ、外部からの冷却と連携した前記レーザービームの前記切断線上での操作により前記切断線に沿って前記加工物の破壊強度よりも大きい熱機械応力を生じさせるための駆動装置と、
前記相対移動のスタートにリンクさせて、前記切断線の始まり部に前記加工物（１）の機械的刻みによる初期割れを生じさせるためのスコアリング工具（７）とを備えた装置において、
スコアリング工具（７）が加工物（１）の上端縁に接触された時、スコアリング工具（７）の上方への微小変位移動を感知するセンサ（８）、及び
センサ（８）の、スコアリング工具（７）の上方への微小変位移動の感知に基づいて、スコアリング工具（７）を上昇させるためのユニット（５，６，８）を有し、
それによって、スコアリング工具（７）は、前記相対移動のスタート時、前記平板加工物の上端縁に初期割れを生じさせるために短時間係合し、その後迅速に上昇させられるよう制御されることを特徴とする装置。
【請求項５】
前記ユニットでは、スイッチングフラグ（６）を有するソレノイド（５）がレーザービームの切断移動による制御入力により作動させられ、スコアリング工具（７）は該ユニットの一端に配置され、位置センサー（８）はスイッチングフラグ（６）の垂直位置を検出するようにされており、位置センサー（８）の出力信号がソレノイド（５）の制御入力を切り換えるようにし、このソレノイド（５）の制御は、切断運動のスタート時スコアリング工具（７）がスイッチングフラグ（６）の対応運動により加工物（１）の上端縁に向って移動させられた後にスイッチングフラグ（６）の垂直位置変化が、センサー（８）の出力信号を通してソレノイド（５）を作動してスコアリング工具を備えたスイッチングフラグの迅速な上方動がなされるよう、選定されるようにしたことを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
該ユニットは、水力学的又は空気力学的アクチュエータから成ることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は脆性材料、特にガラス又はセラミックから成る平板加工物のレーザービームによる切断を、レーザービームを機械的に発生され初期割れに起因する所定の切断線に沿って移動するし、熱機械的応力を誘発するよう、レーザービームと平板加工物間に相対移動を生じさせて行う方法に関する。より好適な適用例は、平板ガラスの切断である。
本発明は更に、レーザービームによりかかる平板加工物を切断するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平板加工物に対する従来の分断方法は、ダイヤモンド又は切断ホイールを用いてガラスに先ずスコアリング（ｓｃｏｒｅ：割れ目、切り口）を生じさせ、しかる後、このようにして発生させた弱化位置に沿って外部機械力によりガラスを切断することに基づく。この方法が不都合なのは、スコアリング（ｓｃｏｒｉｎｇ：割れ目形成、切り口形成）によって粒子（破片）が面から分離され、次いでガラス上に付着し、そこに掻き傷を生ずることがあることである。また、切断縁に所謂擦傷（表面損傷）が生じ、これが不均一なガラス縁を生ずる原因となる。更に、スコアリング時に切断縁に生ずる微細割れ目は機械的耐久性の低下、即ち破壊の危険の増大を招く。
【０００３】
破片並びに破砕及び微細割れ目を回避する手法には、熱的に発生された機械的応力に基づくガラスの分離がある。ここでは、熱源がガラスに向けられ、ガラスに対して一定の速度で移動され、それにより熱機械的応力をガラスが割れ目を生ずる程度まで著しく強める。熱エネルギーを局部的に、即ちミリメータより良好な精度で（代表的な切断精度に対応）位置付けし得るのに必要な熱源の特性は赤外放射器、特にガスバーナー、そして特にレーザーによって満足される。レーザーは集束性に優れ、出力の制御性が良く、またビームを形成でき、それによってガラス上に強度分布出来ることが分かっており、その理由で用いられている。
【０００４】
このレーザー切断法は集束レーザービームによる局部加熱を外部からの冷却と組み合わせて、物質の破壊耐性を越える程度までの熱機械的応力を誘発する。このレーザー切断法は幾つかの出版物から周知である。例えば、ＤＥ４３０５１０７Ｃ２、ＤＥ６９３０４１９４Ｔ２、ＥＰ０８７２３０３Ａ２を引用することが出来る。
【０００５】
この方法は、ガラスを溶融させながら切断溝を形成し、ガス吹きつけを連続して行い切断溝を清浄化するようにした、例えばＥＰ００６２４８２Ａ１、ＵＳ５１２０９２６から周知のレーザー切断法とは基本的に区別される。
【０００６】
第１に言及のレーザービーム切断法は種々の理由で、優れた方法であることが分かり、実際に普及している。本発明が進歩したのは、この方法からである。
【０００７】
典型的には、所謂開始割れ目又は初期割れ目が所望の切断線の始点で必要とされる。つまり典型的なスコアリング工具でガラス表面又はガラス縁に弱化位置が作られる、つまりはスコアが形成される。このような切断線上にレーザービームが形成する熱機械的応力は、弱化位置に起因してガラスの破断に導く。初期割れ目の発生については、例えばＵＳ４０４４９３６に記載されている。
【０００８】
公知のものの場合には、レーザービームと被切断平板加工物間の相対移動を中断、即ち完全に分離したスコアリング工程内で「瞬時的静止」し、スコア形成工具がガラス面に所定の機械的力で押圧されることにより初期割れ目が生ぜられる。
【０００９】
この公知の方法がもつ不都合の一つは、初期割れ目が各レーザー切断に先立って発生されなければならないことから、切断の所要時間が各場合に数秒延ばされると云うことである。更に、割れ目の形成に要する時間は比較的長いので、破片の形成でガラスが破損する（傷つく）問題が生ずる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、初めに言及の方法を実行し、この初めに言及の方法を切断工程の時間が短くなり、脆性材料が破損する危険が極めて低くなるように構成することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、レーザービームを所定の切断線に沿って移動し、機械的に発生された初期割れに起因する切断線に、熱機械的応力を誘発するよう、レーザービームと平板加工物との間に相対移動を生じることにより脆性材料から加工物を切断する方法において、この初期割れがレーザービームの切断移動の開始とリンクして発生されるようにするものである。
【００１２】
レーザービームで脆性材料から成る平板加工物を切断する装置は、レーザービームを所定の切断線に沿って移動し、熱機械的応力を誘発するよう、レーザービームと平板加工物間に相対移動を生じさせる駆動装置と、切断線の始まりに初期割れを生成するスコアリング工具とを有する。上記目的を達成するため、本発明装置には、スコアリング工具を移動する構成ユニットが設けられ、制御に関してこの構成ユニットを、切断移動の開始と共に又はその直後にスコアリング工具が平板加工物に対して短時間のスコアリング作用に入れるようにレーザービームの切断移動とリンクさせて構成する。
【００１３】
本発明による原理においては、初期割れ目が相対移動を停止せずに、「慌ただしく」（ｆｌｙｉｎｇｌｙ：大急ぎに；走りながら行う）、即ちレーザービームで切断を発生させる移動と同一の移動内で発生される。このようにして、スコアリング工程を完全に別にした場合と比較して、以下の利点が結果としてもたらされる。即ち、
○各切断に対して、工程時間が数秒短くなる。
「慌ただしい」スコアリングにより、スコアリング時間が短くなるため、ガラスの破損が極めて低く保たれる。
このようにして、破片が回避され、精度が増大する。
【００１４】
ＤＥ４４１１０３７Ａ１には、回転中空ガラス製造中にその外周部をレーザービームと機械的に発生する初期割れとの組み合わせによって分離する方法及び装置が記載されている。ここでは、切断線に沿った熱機械的ストレスが先ず、レーザービームにより回転中空ガラスに生成され、その後はじめて開始割れ目がレーザービームとは別個に機械的に生成される。従って、この既知のものの場合には、レーザービームの移動とは直接のリンク無しに、例えば時間制御を介して任意の時刻に機械的に生成されるもので、本発明におけるようにレーザービームに先立つレーザービームの開始切断移動にリンクされない。
【００１５】
上記の技術的水準は原則的に、切断線に開始も終了も無い中空ガラスの切断に限定されるものである。それに対して、本発明は一縁が開始を規定し、他縁が切断線の終了端を規定する平板の切断に関するものである。開始割れ目を設定するためレーザービームの移動を中断することの上記問題は、当初記載の技術的水準ではレーザービームが交差方向に移動される平板加工物に対してのみ発生し、このことが本発明の「慌ただしい」スコアリングに導いた。
【００１６】
【実施態様】
平板ガラス基体をレーザースキャナ３のレーザービーム２により、所定の切断線に沿って切断する。
【００１７】
対応する装置は例えば当初記載の文献から既知であり、従ってここで更に説明する必要はない。相対的移動はレーザービーム２とガラス基体間であって、所定の切断方向に沿うものである。典型的には、ガラス基体位置が固定され、レーザービーム２が移動される。逆に、レーザービーム２を固定して、ガラス基体１が移動されるようにしても良い。
【００１８】
スキャナ３にはソレノイド５が、符号４で示されている接続を介して、これを制御するものとして接続されている。ソレノイド５には、ソレノイド５の駆動に応じて矢印で表示のように上方又は下方に移動可能なスイッチングフラグ６が備わる。ガラス基体に面するスイッチングフラグ６の下端にはスコアリング工具７が設けられ、これは例えば硬質金属ホイールである。スイッチングフラグ６には所定位置に、位置センサ８が割り当てられている。位置センサ８の出力信号は、破線で示されているようにソレノイド５の制御入力に切り換えられる。
【００１９】
本発明による「慌ただしい」スコアリングは、次のように機能する。切断移動の開始と共に、硬質金属ホイール７はガラス基体１の縁部に向って移動される。ホイール７が縁部に接触したとき、ホイールは最大１ｍｍの微小変位移動を示す。ホイールのこの相対的位置変化をセンサ８が検出し、次いで約５ｍｍまでのホイールの急速持ち上げが制御部を介してソレノイド５により引き起こされる。
【００２０】
この持ち上げは、約０〜２秒の時間範囲で行われる。
【００２１】
スコアリング工具のこのストローク移動はまた、油圧又は空気圧アクチュエータを介して行うことが出来る。だが、ソレノイド５の利点はその急速な反応時間にある。
【００２２】
ガラスの損傷は本発明による「慌ただしい」スコアリングによって、極めて低く抑えられので、損傷が無目的の目で検出されることは無い。
【００２３】
本発明の本質は「慌ただしい」スコアリング、即ちレーザー切断での一移動におけるスコアリングにある。このスコアリングは例示の例では記載の通り最速である。だが、もっと緩やかに行っても良く（だが何時でも切断移動内にあるように）、行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の方法及び装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１…ガラス基体、２…レーザービーム、３…レーザースキャナ、４…接続、５…ソレノイド、６…スイッチングフラグ、７…スコアリング工具、８…位置センサ。
【図１】
0003814798.tif 000002