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DE10358872A1 - Breaking flat or bent brittle material along notched closed free form contour, e.g. flat glass, comprises placing brittle material with notch lying underneath on soft substrate, and further processing - Google Patents

Breaking flat or bent brittle material along notched closed free form contour, e.g. flat glass, comprises placing brittle material with notch lying underneath on soft substrate, and further processing Download PDF

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DE10358872A1
DE10358872A1 DE2003158872 DE10358872A DE10358872A1 DE 10358872 A1 DE10358872 A1 DE 10358872A1 DE 2003158872 DE2003158872 DE 2003158872 DE 10358872 A DE10358872 A DE 10358872A DE 10358872 A1 DE10358872 A1 DE 10358872A1
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Abstract

Breaking flat or bent brittle material along a notched closed free form contour comprises placing the brittle material (1) with the notch (2) lying underneath on a soft substrate (3), placing a template (4) on the upper surface of the brittle material, exerting a force on the upper side of the template to break the notched free form contour, and removing the material broken along the free form contour from the starting material.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Brechen von flachem oder gebogenem sprödbrüchigen Material entlang einer geritzten, geschlossenen Freiformkontur nach der Ritzen-Brechen-Methode, insbesondere von Flachglas.The The invention relates to a method of breaking flat or bent brittle material along a scribed, closed freeform contour after the scribe-breaking method, in particular of flat glass.

Das Schneiden von Glas ist eine weit verbreitete Technik. Klassische Trennverfahren für Glas basieren darauf, mittels eines Diamanten oder eines Schneidrädchens mechanisch zunächst eine Ritzspur im Glas zu generieren, um das Glas anschließend durch eine äußere mechanische Kraft entlang der so erzeugten Schwachstelle zu brechen (Ritzen-Brechen-Methode).The Cutting glass is a common technique. Classical Separation process for Glass is based on it mechanically by means of a diamond or a cutting wheel first to generate a scratch mark in the glass, then to pass the glass through an external mechanical Force along the thus created vulnerability to break (scoring-breaking method).

Moderne Trennverfahren zur Erzeugung von hochwertigen Glasteilen mit präzisen Abmessungen und hoher Oberflächen- bzw. Haubenqualität basieren auf dem Einbringen von thermisch generierten mechanischen Spannungen im Glas. Hierbei wird der Strahl einer Wärmequelle, der auf das Glas gerichtet ist, mit fester Geschwindigkeit relativ zu dem Glas bewegt und so eine derart hohe thermomechanische Spannung erzeugt, daß das Glas Risse bildet. Diese thermomechanische Spannung wird durch einen dem Wärmestrahl nachlaufenden Kühlspot noch verstärkt. Der notwendigen Eigenschaft der Wärmequelle, die thermische Energie lokal, d.h. mit einer Genauigkeit besser einem Millimeter, was den typischen Schnittgenauigkeiten entspricht, positionieren zu können, genügen Infrarotstrahler, spezielle Gasbrenner und insbesondere Laser. Laser haben sich wegen ihrer guten Fokussierbarkeit, guten Steuerbarkeit der Leistung sowie der Möglichkeit der Strahlformung und damit der Intensitätsverteilung auf Glas bewährt und durchgesetzt. Dabei wird in bestimmten Fällen das Glas durch den Laserstrahl mit Startritz zunächst geritzt, um es anschließend mechanisch zu brechen (Ritzen-Brechen-Methode).modern Separation process for the production of high quality glass parts with precise dimensions and high surface or hood quality based on the introduction of thermally generated mechanical Tensions in the glass. Here, the beam of a heat source, which is directed to the glass, relative to fixed speed moved to the glass and so such a high thermo-mechanical stress produces that Glass cracks forms. This thermo-mechanical stress is caused by a heat ray trailing cooling spot even stronger. The necessary property of the heat source, the thermal energy locally, i. with an accuracy better a millimeter, which is the corresponds to typical cutting accuracies, to be able to position enough infrared heaters, special gas burners and in particular lasers. Lasers have because of their good focusability, good controllability of performance as well The possibility the beam shaping and thus the intensity distribution on glass proven and enforced. In this case, the glass is in certain cases by the laser beam with Startritz first scratched to it afterwards mechanically breaking (scoring-breaking method).

Dieses Laserstrahl-Trennverfahren, das durch eine lokale Erwärmung durch den fokussierten Laserstrahl in Verbindung mit einer Kühlung von außen eine thermomechanische Spannung bis über die Bruchfestigkeit des sprödbrüchigen Werkstoffes induziert, ist durch mehrere Schriften bekannt geworden, beispielsweise durch die EP 0 872 303 A2 , die DE 693 04 194 T2 und die DE 43 05 107 C2 .This laser beam separation method, which induces a thermo-mechanical stress up to beyond the breaking strength of the brittle material by a local heating by the focused laser beam in conjunction with a cooling from the outside, has become known by several writings, for example by the EP 0 872 303 A2 , the DE 693 04 194 T2 and the DE 43 05 107 C2 ,

Besondere Hausforderungen an die Trennverfahren nach der Ritzen-Brechen-Methode bereiten Schnitte entlang einer geschlossenen, beliebig vorgegebenen Kontur. Derartige Schnitte nennt man auch Freiformschnitte oder Konturschnitte. Sie sind beispielsweise notwendig beim Schneiden von Kraftfahrzeug-Verglasungen für Scheiben und Rückspiegel, beim Einbringen größerer Bohrungen in flachen Glasscheiben, sowie bei der Herstellung von Rundscheiben mit konzentrischem Innenloch, wie sie beispielsweise bei der Herstellung von Glassubstraten für optische oder magnetische Datenspeicher benutzt werden.Special Demands on the separation methods according to the scratch-break method prepare Cuts along a closed, arbitrary contour. Such cuts are also called freeform cuts or contour cuts. They are necessary, for example, when cutting motor vehicle glazing for slices and rearview mirror, when introducing larger holes in flat glass panes, as well as in the production of round disks with concentric inner hole, as for example in the production of glass substrates for optical or magnetic data storage can be used.

Diese Freiformschnitte mit in sich geschlossener Kontur bedürfen einer besonderen Verfahrensführung. Dabei kommt insbesondere dem Verfahrensschritt des mechanischen Brechens des sprödbrüchigen Materials entlang der geritzten Freiformkontur eine besondere Bedeutung bei, in Verbindung mit dem Herauslösen des durchtrennten Werkstückteiles.These Freeform cuts with self-contained contour require one special procedure. In particular, the method step of the mechanical Breaking the brittle material along the scratched freeform contour a special meaning, in connection with the dissolution the severed workpiece part.

In den meisten Anwendungen werden die geritzten Freiformkonturen mitels einer sogenannten Brechrolle gebrochen. Hierzu liegt das Glas auf einer weichen Unterlage mit dem Riss nach unten. Eine Rolle, ähnlich einer Nahtrolle zum Tapezieren fährt nun auf der nicht geritzten Seite des Glases die Kontur ab. Die mit der Rolle eingebrachte mechanische Spannung öffnet somit den Riss, und das Glas ist über die gesamte Dicke gebrochen. Entlastungsschnitte ermöglichen anschließend das Entnehmen des gebrochenen Werkstückes. Häufig kommt es aber bei dieser Brechart zu Abplatzungen entlang der Schnittkante. Außerdem ist der Aufsetzpunkt der Brechrolle (Startpunkt) in der Bruchkante immer ersichtlich. Es bilden sich hierbei meistens kleine Brechnasen, welche nur durch ein anschließendes Schleifen zu eliminieren sind.In In most applications, the scored freeform contours are mitels a so-called breaking roll broken. For this the glass lies on a soft pad with the tear down. A role similar to one Nahtrolle for wallpapering drives now on not scored side of a glass off a contour. With the role introduced mechanical tension thus opens the crack, and the Glass is over the entire thickness broken. Enable relief cuts subsequently the removal of the broken workpiece. Often it comes with this Crushing to chipping along the cutting edge. Besides that is the touchdown point of the crushing roller (starting point) in the fracture edge always seen. In most cases, small break noses form, which only by a subsequent grinding to be eliminated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs bezeichnete Verfahren so zu führen, daß sich in sprödbrüchiges Material, insbesondere Glas, lasergeritzte, als auch konventionell geritzte geschlossene Freiformkonturen ohne Brechnasen und Abplatzungen brechen lassen.Of the Invention is based on the object, the initially described method to lead so that in brittle material, in particular glass, laser-scribed, as well as conventionally scribed closed Free-form contours can be broken without breaking noses and flaking off.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Brechen von flachem oder gebogenem sprödbrüchigen Material entlang einer geritzten, geschlossenen Freiformkontur nach der Ritzen-Brechen-Methode, mit den Schritten:

  • – Auflegen des geritzten sprödbrüchigen Materials mit dem Ritz nach unten auf eine weiche Unterlage,
  • – Auflegen einer Schablone, auf deren Unterseite ein elastisch nachgebendes Auflager mit einer geschlossenen Kontur entsprechend der geritzten Freiformkontur angebracht ist, auf die Oberseite des geritzten sprödbrüchigen Materials, mit der Kontur des Auflagers deckungsgleich zum umlaufenden Ritz,
  • – Ausüben einer vorgegebenen Kraft (F) auf die Oberseite der Schablone unter Brechen der geritzten Freiformkontur, und
  • – Herauslösen des entlang der Freiformkontur gebrochenen Materials aus dem Ausgangsmaterial.
According to the invention, this object is achieved by a method for breaking flat or curved brittle material along a scribed, closed free-form contour according to the scribe-breaking method, with the following steps:
  • - placing the scribed brittle material with the scribe facing downwards on a soft surface,
  • - placing a template, on the underside of an elastically yielding support is mounted with a closed contour corresponding to the scored freeform contour, on the top of the scribed brittle material, with the contour of the support congruent to the circumferential Ritz,
  • - Applying a predetermined force (F) on the Top of template under breaking the scribed freeform contour, and
  • - Removal of broken along the freeform contour material from the starting material.

Durch die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte gelingt es auf einfache Weise, geritzte geschlossene Freiformkonturen ohne Brechnasen und Abplatzungen mechanisch zu brechen.By the method steps according to the invention succeeds in a simple way, scratched closed freeform contours Break mechanically without breaking noses and flaking.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet und ergeben sich auch aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.refinements The invention are in subclaims marked and also result from the following description of the figures.

Anhand einer in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Brechen einer Flachglasplatte entlang einer geritzten geschlossenen Freiformkontur wird das zugehörige Verfahren näher beschrieben. Diese Figur zeigt im unteren Teil eine schematisierte Schnittansicht der kompletten Vorrichtung mit Flachglasplatte und im oberen Teil eine Draufsicht-Darstellung der Vorrichtung ohne die Flachglasplatte.Based an embodiment shown in the single figure of the drawing a device for breaking a flat glass plate along a scratched closed freeform contour becomes the associated method described in more detail. This figure shows in the lower part of a schematic sectional view the complete device with flat glass plate and in the upper part a plan view of the device without the flat glass plate.

Die Flachglasplatte 1, die einen mittels Laserstrahl oder eines Schneidrädchens erzeugten Ritz 2 mit elliptischer Kontur besitzt, liegt, wie bei dem bisher durchgeführten Verfahren, mit dem Ritz 2 nach unten auf einer weichen Unterlage 3. Die Materialbeschaffenheit der Unterlage ist von der jeweiligen Kontur und vom Glassubstrat (Dicke, Glasart, usw.) abhängig. Als praktikabel haben sich Unterlagen mit einer Härte von ca. 70° shore bis 90° shore erwiesen.The flat glass plate 1 which generate a scribe generated by means of a laser beam or a cutting wheel 2 with elliptical contour, lies, as in the previously performed method, with the Ritz 2 down on a soft surface 3 , The material properties of the substrate depend on the contour and the glass substrate (thickness, type of glass, etc.). As practicable documents have proven with a hardness of about 70 ° shore to 90 ° shore.

Der Ritz 2 hat eine ausreichende Tiefe, damit allein durch Aufbringen einer vertikalen Kraft „F" der Ritz 2 durch die Dicke der Flachglasplatte 1 hindurchgetrieben werden kann.The crack 2 has a sufficient depth, so that only by applying a vertical force "F" of the scribe 2 through the thickness of the flat glass plate 1 can be driven through.

Für jede zu brechende Kontur, hier die elliptische Kontur, wird eine Schablone 4 gefertigt. Diese Schablone 4 besitzt entsprechend der zu brechenden Kontur einen O-Ring, der zur Hälfte des O-Ringdurchmessers mittig zur Kontur in die Schablone befestigt wird. Der O-Ring 5 ist daher zur Hälfte in die Schablone 4 eingelassen.For each contour to be broken, in this case the elliptical contour, a template is created 4 manufactured. This template 4 has according to the contour to be broken an O-ring, which is attached to the half of the O-ring diameter centrally to the contour in the template. The O-ring 5 is therefore half in the template 4 admitted.

Diese Schablone 4 wird dann mit dem eingelassenen elliptisch konfigurierten O-Ring 5 nach unten und konform zum elliptischen Ritz 2 auf die Flachglasplatte 1 aufgelegt. Auf die Schablone wird danach eine Kraft „F" aufgebracht, die den vorher eingebrachten Riss 2 über die Glasdicke öffnet.This template 4 is then with the recessed elliptically configured O-ring 5 downwards and conforming to the elliptical scratch 2 on the flat glass plate 1 hung up. Then a force "F" is applied to the template, which is the previously introduced crack 2 opens over the glass thickness.

Anschließend muß das an seinem Umfang gebrochene, elliptische Glasstück aus der Flachglasplatte 1 herausgelöst werden. Dazu können beispielsweise in der rechteckigen Flachglasplatte 1 vier Entlastungsschnitte 6, jeweils zwei mittig an den gegenüberliegenden Schmal- und Längsseiten, die vom äußeren Rand der Flachglasplatte 1 zum gebrochenen Rand hin führen, angebracht werden. Diese Entlastungsschnitte 6 können beispielsweise durch Hartmetallrädchen, einen Schneiddiamanten oder Laserriss angebracht werden.Subsequently, the elliptical piece of glass, broken at its circumference, must be made of the flat glass plate 1 be removed. For example, in the rectangular flat glass plate 1 four relief cuts 6 , two in each case at the opposite narrow and long sides, from the outer edge of the flat glass plate 1 lead to the broken edge, be attached. These relief cuts 6 can be attached for example by carbide wheels, a cutting diamond or laser rip.

Alternativ zum Entlastungsschnitt ist auch ein thermisches Öffnen der gebrochenen Kontur möglich. Ein Aufheizen des Randbereiches, bzw. ein Abkühlen der inneren Kontur ermöglicht ebenfalls das Entnehmen der gebrochenen Kontur. Dieses Prinzip wird beispielsweise in DE 201 07 204.1 beschrieben.As an alternative to the relief cut, a thermal opening of the broken contour is also possible. A heating of the edge region, or a cooling of the inner contour also allows the removal of the broken contour. This principle is used for example in DE 201 07 204.1 described.

Die so hergestellten Gläser mit einer geschlossenen Freiformkontur sind frei von Brechnasen im Brech-Startbereich und Abplatzungen und müssen somit nicht einem zusätzlichen Schleifprozeß unterzogen werden.The so produced glasses with a closed freeform contour are free of break noses in the crushing start area and flaking and thus do not need an extra Subjected to grinding process become.

Die für jeden unterschiedlichen Freiformschnitt herzustellende Schablone besteht vorzugsweise aus einer steifen Metall- oder Kunststoffplatte. Anstelle des aus einem elastomeren Material bestehenden O-Ringes 5 kann auch ein anders konfigurierter Ring aus einem vergleichbaren Werkstoff verwendet werden.The template to be produced for each different freeform cut preferably consists of a rigid metal or plastic plate. Instead of the existing of an elastomeric material O-ring 5 It is also possible to use a differently configured ring made of a comparable material.

Im Ausführungsbeispiel ist ein zu brechendes Glasmaterial dargestellt. Das beschriebene Verfahren eignet sich in gleicher Weise zum Schneiden anderer sprödbrüchiger Materialien, wie Glaskeramik oder andere keramische Artikel.in the embodiment a glass material to be broken is shown. The described Method is equally suitable for cutting other brittle materials, such as glass ceramic or other ceramic articles.

Im Ausführungsbeispiel ist ferner das Brechen einer Flachglasplatte dargestellt. Das beschriebene Verfahren bzw. die beschriebene Vorrichtung kann auch bei gewölbten Scheiben, wie Brillengläser, Linsen, Lupen, Verkehrsspiegeln, Automobil-Front- bzw. Heckscheiben etc. angewendet werden.in the embodiment Furthermore, the breaking of a flat glass plate is shown. The described Method or the device described can also be used for curved windows, like spectacle lenses, lenses, Magnifying glasses, traffic mirrors, automobile front and rear windows etc. be applied.

Claims (9)

Verfahren zum Brechen von flachem oder gebogenem sprödbrüchigen Material entlang einer geritzten, geschlossenen Freiformkontur nach der Ritzen-Brechen-Methode, mit den Schritten: – Auflegen des geritzten sprödbrüchigen Materials (1) mit dem Ritz (2) nach unten auf eine weiche Unterlage (3), – Auflegen einer Schablone (4), auf deren Unterseite ein elastisch nachgebendes Auflager mit einer geschlossenen Kontur entsprechend der geritzten Freiformkontur angebracht ist, auf die Oberseite des geritzten sprödbrüchigen Materials, mit der Kontur des Auflagers deckungsgleich zum umlaufenden Ritz, – Ausüben einer vorgegebenen Kraft (F) auf die Oberseite der Schablone unter Brechen der geritzten Freiformkontur, und – Herauslösen des entlang der Freiformkontur gebrochenen Materials aus dem Ausgangsmaterial.A method for breaking flat or curved brittle material along a scribed, closed, free-form contour according to the scribe-breaking method, comprising the steps of: - applying the scrubbed brittle material ( 1 ) with the Ritz ( 2 ) down on a soft surface ( 3 ), - placing a template ( 4 ), on the underside of an elastically yielding support with a closed contour corresponding to the scored freeform contour is mounted on the top of the scribed brittle material, with the contour of the support congruent with the circumferential Ritz, exerting a predetermined force (F) on the top of Stencil breaking the scored freeform contour, and - releasing the bristle along the freeform contour material from the starting material. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Auflager ein entsprechend der gewünschten Freiformkontur geformter Ring (5) aus O-Ringmaterial verwendet wird, der etwa bis zur Hälfte seines Durchmessers in die Schablone eingelassen ist.Method according to Claim 1, in which a ring (corresponding to the desired free-form contour) ( 5 ) is used from O-ring material, which is embedded about half of its diameter in the template. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Ritz durch einen Laserstrahl erzeugt wird.The method of claim 1 or 2, wherein the scribe generated by a laser beam. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Ritz mechanisch durch ein Schneidrädchen oder dergleichen erzeugt wird.The method of claim 1 or 2, wherein the scribe mechanically by a cutting wheel or the like is generated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die vorgegebene Brech-Kraft (F) manuell aufgebracht wird.Method according to one of claims 1 to 4, wherein the predetermined Crushing force (F) is applied manually. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die vorgegebene Brech-Kraft (F) maschinell mittels eines Stempels aufgebracht wird.Method according to one of claims 1 to 4, wherein the predetermined Breaking force (F) is applied by machine by means of a punch. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Herauslösen durch zusätzliche Entlastungsschnitte erfolgt.Method according to one of claims 1 to 6, wherein the leaching by additional Relief cuts done. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Herauslösen durch Aufbringen einer Temperaturdifferenz über der Brechkontur erfolgt.Method according to one of claims 1 to 6, wherein the leaching by Application of a temperature difference over the crushing contour takes place. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die innere Kontur gekühlt und der Außenbereich aufgeheizt wird.Method according to claim 8, wherein the inner contour chilled and the outdoor area is heated.
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