WO2008017323A1 - Device and method for cutting through tubular components made from brittle material - Google Patents
Device and method for cutting through tubular components made from brittle material Download PDFInfo
- Publication number
- WO2008017323A1 WO2008017323A1 PCT/EP2006/007985 EP2006007985W WO2008017323A1 WO 2008017323 A1 WO2008017323 A1 WO 2008017323A1 EP 2006007985 W EP2006007985 W EP 2006007985W WO 2008017323 A1 WO2008017323 A1 WO 2008017323A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- component
- wall
- laser beam
- laser
- circumferential direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B33/00—Severing cooled glass
- C03B33/09—Severing cooled glass by thermal shock
- C03B33/095—Tubes, rods or hollow products
- C03B33/0955—Tubes, rods or hollow products using a focussed radiation beam, e.g. laser
Definitions
- the invention relates to a device referred to in the preamble of claim 1 and a method of the type mentioned in the preamble of claim 10 for the severing machining of tubular components of brittle material by generating a thermally induced stress crack on the component along a separation zone.
- thermally induced stress crack in this way can be promoted in the known method by forming a superficial material weakening in the component in the region of the desired separation zone (starting crack), from which the separation zone propagates in the separation direction during the machining process ,
- starting crack a superficial material weakening in the component in the region of the desired separation zone
- DE 196 16 327 C2 discloses a method for severing machining of pipes made of brittle-fractured material, in which a laser beam of a CO 2 laser is directed radially onto the pipe to be cut through and focused on its surface.
- the laser radiation leads to the surface of the rotated during the machining process about its axis of rotation tube to a material removal, which eventually leads to a severing of the tube.
- the invention has for its object to provide a device and a method for severing machining tubular components made of brittle material by generating a thermally induced
- the invention is based on the finding that a high surface quality of the separating edges and a high efficiency of the machining process can be achieved in that the components to be machined from brittle material by generating a thermally induced stress crack are separated, as known from WO 02/48059 Al and WO 2005/107998 Al is.
- the invention is based on the finding that the machining process can be designed to be particularly effective and a particularly high
- the invention is based on the idea, instead of a surface absorption of the laser radiation achieved, for example, by means of a CO 2 laser, to bring about a volume absorption in the wall volume of the component to be machined.
- the teaching of the invention provides that the wavelength of the laser radiation is selected in dependence on the material of the component such that the laser radiation is absorbed predominantly in the wall volume of the component.
- the component to be machined consists, for example, of glass
- an absorption of the laser radiation in the wall volume of the component which is predominantly within the meaning of the invention is achieved if the laser is a near-infrared (NIR) laser having a wavelength of approximately 760 nm to 2.5 ⁇ m is used.
- NIR near-infrared
- the component to be machined consists of a material other than glass, it is possible, according to the invention, to use laser radiation of a different wavelength, in order to provide the volume absorption function provided according to the invention. tion in the wall volume of the component. Under a predominant absorption of the laser.
- the teaching according to the invention also provides that the direction of the laser beam relative to the component is chosen such that the laser beam traverses the wall of the component at at least one circumferential location substantially in the circumferential direction.
- the laser beam in the wall of the component travels a considerably longer distance than, for example, in the case of a radial transmission, whereby a volume absorption of the laser radiation occurs.
- volume absorption of the laser radiation provided according to the invention, in which other electromagnetic radiation, in particular microwave radiation, absorbed in the volume of the component can be used, in combination with the radiation of the wall of the component which preferably extends in the circumferential direction, a particularly homogenous heating of the component results Component, which leads in comparison to a merely superficial heating to a particularly uniform in the radial direction heating of the wall of the component.
- a subsequent cooling of the component thus formed in comparison to a merely superficial heating from a radially in the deeper-acting temperature gradient which is particularly strong Tensile stresses and thus leads to the formation of a thermally induced stress crack in the desired manner.
- Another advantage of the device according to the invention is that it is not susceptible to interference, because it is not necessary due to the inventively provided volume absorption, for example, to focus the laser beam exactly.
- Another advantage of the method according to the invention is that the supply of a separate cooling medium, for example, cooling air or a cooling liquid for cooling the heated by the laser radiation component is not required because it has surprisingly been found that already a cooling of the surface of the component due convection and thermal radiation is sufficient to produce a thermally induced stress crack.
- a separate cooling medium for example, cooling air or a cooling liquid for cooling the heated by the laser radiation component
- tubular components with any cross-section for example, annular, rectangular or polygonal cross-section, are processed.
- components made of any brittle material may be used. al, for example, glass, ceramic or glass ceramic are processed, wherein the wavelength of the laser radiation used in each case is chosen so that there is a predominant in the sense of the invention absorption of the laser radiation in the wall volume of the components.
- tubular components can be separated vertically or at an angle to the tube axis.
- Tubes or a plurality of tubes, for example, a casting resin may be arranged.
- the means for directing at least one laser beam onto the component have at least one near-infrared (NIR) laser.
- NIR near-infrared
- the laser beam is absorbed after a single irradiation of the wall of the component, for example via an absorber, if a uniform heating in the circumferential direction of the component is ensured by the fact that the component is rotated during the processing operation.
- reflector means which reflect the laser beam after passing through the wall of the component on the component, such that the laser beam irradiates the wall of the component at least a second time.
- the laser beam preferably passes through the walls of the component at different circumferential locations, whereby the absorption of the laser radiation is increased and the use of the laser energy is improved.
- a development of the aforementioned embodiment provides that the reflector means are arranged relative to the component such that the laser beam after reflection by the reflector means substantially the wall of the component at at least one other circumferential point radiating in the circumferential direction.
- the reflector means are arranged relative to the component such that the laser beam after reflection by the reflector means substantially the wall of the component at at least one other circumferential point radiating in the circumferential direction.
- the incoming laser beam but also the reflected laser beam transmits the component at at least one circumferential location substantially in the circumferential direction, so that the total path of the laser beam through the wall of the component continues. is extended and thus there is a particularly high absorption of the laser radiation.
- the reflector means comprise a ring reflector, which surrounds the component to be machined in the processing position and has a jet inlet opening which is arranged relative to the component such that the beam the wall of the component at least one Circumferentially extends substantially in the circumferential direction radiating.
- the laser beam can be reflected so that it successively irradiates the wall of the component at circumferentially spaced apart locations.
- the teaching according to the invention provides means for forming a material weakening in the wall of the component (starting crack), from which the separation zone spreads in the separating direction during the machining process.
- the means for forming a material weakening may be formed in the aforementioned embodiment according to the respective requirements in any suitable manner.
- the means for forming a material weakness in the wall of the component have at least one laser, for example CO 2 lasers. By means of a CO 2 laser, a material removal on the surface of the component is brought about in this embodiment. which acts as a starting crack during the machining process.
- the means for forming a material weakening in the wall of the component have at least one contact-weaving material weakening element.
- the material weakening element can be formed, for example, by a diamond or a carbide wheel.
- FIG. 2 in the same representation as Fig. 1 shows a second embodiment of a device according to the invention
- FIG. 3 in the same representation as Fig. 1, a third embodiment of a device according to the invention.
- a first exemplary embodiment of a device 2 according to the invention for severing machining of tubular components made of brittle material by producing a thermally induced stress crack on the component along a separation zone for carrying out the method according to the invention is shown in highly schematic form.
- the component to be cut to be in the illustrated embodiment is a thin-walled tube 4 made of glass with circular cross-section.
- the device according to the invention has means for directing at least one laser beam onto the tube 4, which in this exemplary embodiment has a laser 6.
- the wavelength of the laser radiation generated by the laser 6 in dependence on the material of the tube 4 is selected such that the laser radiation is absorbed predominantly in the wall volume of the tube 4.
- the laser 6 in this embodiment is a near-infrared (NIR) laser which generates laser radiation having a wavelength which is absorbed by glass particularly well by volume absorption.
- NIR near-infrared
- the direction of a laser beam 8 generated by the laser is selected relative to the tube 4 such that the laser beam passes through the wall 10 of the tube 4 at at least one circumferential location substantially in the circumferential direction.
- the laser beam enters the wall 10 at an entry point 12, passes through the wall 10 in a circumferential region 14 in the circumferential direction and exits the wall 10 at an exit point 16.
- the laser beam 8 passes tangentially to the inner circumference of the wall 10 of the tube 4. If the laser beam 8 passes through the wall 10 in the radial direction of the tube 4 farther out, it runs tangentially to a circle concentric with the tube 4.
- the laser beam After exiting the wall 10, the laser beam is reflected by a mirror 18 in such a way that it is deflected by the wall 10 at two spaced peripheral points onto an absorber 20, which may be formed, for example, by a black-painted aluminum block.
- a method according to the invention is carried out by means of the device 2 according to the invention as follows:
- the laser beam 8 of the laser 6 is directed to the tube 4, that it passes through the wall 10 of the tube at the circumferential point 14 extending substantially in the circumferential direction of the tube 4.
- the wall 10 of the tube 4 is heated by volume absorption of the laser radiation in the peripheral region 14 and adjacent circumferential regions.
- the laser beam 8 is reflected by the mirror 18 on the absorber 20 and absorbed by it.
- the tube 4 In order to achieve a uniform heating in the circumferential direction of the tube 4, the tube 4, as indicated in Fig. 1 by an arrow 22, is rotated continuously about its tube axis 24 during the machining process.
- Laser 6 switched off.
- the switching off of the laser 6 can take place after a predetermined period of the irradiation or in dependence on a measured temperature.
- a start crack formed in the wall 10 of the tube 4 before the start of processing namely a weakening of the material in the wall 10 of the tube 4
- the heat radiation and / or convection causes cooling of the tube 4 after or during the irradiation along an in Circumferential direction of the pipe 4 extending separation zone of a thermally induced stress crack, which leads to a severing and thus to an axial division of the tube 4.
- the tube 4 Since, due to the volume absorption of the laser radiation achieved according to the invention, the tube 4 has heated homogeneously during the irradiation in the radial direction of the wall 10, a temperature gradient which acts over the entire radial extent of the wall 10 of the tube 4 is formed during the cooling, which in the desired manner leads to uniform tensile stresses in the wall 10 of the tube and thus causes a transection of the tube 4. As a result, it allows the invention
- a second embodiment of a device 2 according to the invention is shown, which differs from the embodiment of FIG. 1 in that the mirror 18 is aligned to the beam axis of the laser beam 8, that the laser 8, the wall 10 of the tube 4, after the reflection, radiates through a second time essentially in the circumferential direction, namely at a circumferential point 26.
- the laser beam 8 is the wall in comparison to the exemplary embodiment according to FIG 10 of the tube 4 after the reflection passes through almost radially, the volume absorption of the laser radiation in the volume of the wall 10 is increased, so that the heating of the wall 10 is accelerated. Since the time required to reach a predetermined temperature of the wall 10 irradiation time compared to the embodiment of FIG. 1 is shortened, in the embodiment of FIG. 2, the process times compared to the embodiment of FIG. 1 are shortened.
- FIG. 3 shows a third exemplary embodiment of a device 2 according to the invention, which differs from the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2 in that a ring reflector 28 is provided which holds the pipe 4 to be machined in the manner shown in FIG shown processing position in the axial region of the separation zone and a Strahlteintrittso réelle 30 which is arranged relative to the tube 4 such that the laser beam 8, the Wan PHg 10 of the tube 4 after entering the ring reflector 28 at a peripheral location 30 substantially radiating in the circumferential direction.
- the laser beam 8 passes through the wall 10 of the tube 4 after multiple reflection at the ring reflector 28 at several points
- Circumferential direction of the tube 4 spaced circumferential locations 32, 34, 36, 38 each extending substantially in the circumferential direction, wherein the laser radiation in each case in the volume of the wall 10 of the tube 4 absorptive is being brewed. In this way, even in the circumferential direction of the tube 4 4 even heating of the wall 10 is achieved without rotation of the tube. If required in accordance with the respective requirements, however, the tube 4 can be rotated around the tube axis 24 during the machining process, as explained with reference to the exemplary embodiment according to FIG.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
Vorrichtung und Verfahren zum durchtrennenden Bearbeiten von rohrförmigen Bauteilen aus sprödbrüchigem Material Apparatus and method for the cutting through of tubular components made of brittle material
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art und ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 10 genannten Art zum durchtrennenden Bearbeiten von rohrförmigen Bauteilen aus sprödbrüchigem Material durch Erzeugen eines thermisch induzierten Spannungsrisses an dem Bauteil entlang einer Trennzone.The invention relates to a device referred to in the preamble of claim 1 and a method of the type mentioned in the preamble of claim 10 for the severing machining of tubular components of brittle material by generating a thermally induced stress crack on the component along a separation zone.
Verfahren zum durchtrennenden Bearbeiten von Bauteilen aus sprödbrüchigem Material sind beispielsweise durch WO 02/48059 Al und WO 2005/107998 Al bekannt. Bei den bekannten Verfahren werden zu durchtrennende Bauteile mittels Laserstrahlung derart erwärmt, daß die Abkühlung mechanische Spannungen in dem Bauteil verursacht, die zu einem Riß in dem Bauteil und damit zu einer Durchtrennung des Bauteils in der gewünschtenMethods for the cutting through of components made of brittle material are known, for example, from WO 02/48059 A1 and WO 2005/107998 A1. In the known methods to be cut components by means of laser radiation are heated so that the cooling causes mechanical stresses in the component, resulting in a crack in the component and thus to a separation of the component in the desired
Weise führen. Die Bildung eines auf diese Weise thermisch induzierten Spannungsrisses kann bei dem bekannten Verfahren dadurch gefördert werden, daß im Bereich der gewünschten Trennzone eine oberflächliche Material - Schwächung in dem Bauteil gebildet wird (Startriß) , von der ausgehend sich die Trennzone während des Bearbeitungsvorganges in Trennrichtung ausbreitet . Bei den bekannten Verfahren werden die zu bearbeitenden Bauteile also aufgrund eines thermisch, nämlich durch Erwär-Lead the way. The formation of a thermally induced stress crack in this way can be promoted in the known method by forming a superficial material weakening in the component in the region of the desired separation zone (starting crack), from which the separation zone propagates in the separation direction during the machining process , In the known methods, the components to be machined are therefore due to a thermal, namely by heating
BESTATIGUNGSKOPIE mung und daran anschließende Abkühlung des Bauteiles induzierten mechanischen Spannungsrisses durchtrennt.BESTATIGUNGSKOPIE tion and subsequent cooling of the component induced mechanical stress crack severed.
Durch DE 44 44 547 C2 ist ein Verfahren zum durchtrennenden Bearbeiten von rohrförmigen Bauteilen, näm- lieh Glasrohren bekannt, bei dem das Material der Glas^ röhre über einen in Umfangsrichtung geschlossenen Bereich erweicht und das Glasrohr durch axiales Auseinanderziehen der Rohrteile beiderseits des erweichten Bereiches getrennt wird. Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß die so gebildeten Rohrteile an den Trennkanten nur eine geringe Oberflächenqualität aufweisen.By DE 44 44 547 C2 a method of separating processing of tubular components, namely lent glass tubes is known in which the material of the glass ^ tube via a closed circumferential area to soften and the glass tube separated by axially pulling the tube parts on both sides of the softened region becomes. A disadvantage of this known method is that the tube parts thus formed have only a low surface quality at the separating edges.
Durch DE 196 16 327 C2 ist ein Verfahren zum durchtrennenden Bearbeiten von Rohren aus sprödbrüchi- gern Material bekannt, bei dem ein Laserstrahl eines CO2- Lasers radial auf das zu durchtrennende Rohr gerichtet und auf dessen Oberfläche fokussiert wird. Die Laserstrahlung führt an der Oberfläche des während des Bearbeitungsvorganges um seine Rotationsachse gedrehten Rohres zu einem Materialabtrag, der schließlich zu einem Durchtrennen des Rohres führt .DE 196 16 327 C2 discloses a method for severing machining of pipes made of brittle-fractured material, in which a laser beam of a CO 2 laser is directed radially onto the pipe to be cut through and focused on its surface. The laser radiation leads to the surface of the rotated during the machining process about its axis of rotation tube to a material removal, which eventually leads to a severing of the tube.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum durchtrennenden Bearbeiten von rohrförmigen Bauteilen aus sprödbrüchigem Material durch Erzeugen eines thermisch induziertenThe invention has for its object to provide a device and a method for severing machining tubular components made of brittle material by generating a thermally induced
Spannungsrisses an dem Bauteil entlang einer Trennzone anzugeben, bei der bzw. bei dem die Effektivität des Bearbeitungsvorganges erhöht und bei der die Trennkanten eine hohe Oberflächenqualität aufweisen. Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Anspruch 1 angegebene Lehre und hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 10 angegebene Lehre gelöst.Specify stress crack on the component along a separation zone, in which or in which increases the effectiveness of the machining process and in which the separation edges have a high surface quality. This object is achieved with regard to the device by the teaching specified in claim 1 and with respect to the method by the teaching specified in claim 10.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich eine hohe Oberflächenqualität der Trennkanten und eine hohe Effektivität des Bearbeitungsvorganges dadurch erreichen lassen, daß die zu bearbeitenden Bauteile aus sprödbrüchigem Material durch Erzeugen eines thermisch induzierten Spannungsrisses getrennt werden, wie dies aus der WO 02/48059 Al und der WO 2005/107998 Al bekannt ist .The invention is based on the finding that a high surface quality of the separating edges and a high efficiency of the machining process can be achieved in that the components to be machined from brittle material by generating a thermally induced stress crack are separated, as known from WO 02/48059 Al and WO 2005/107998 Al is.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß sich der Bearbeitungsvorgang beson- ders effektiv gestalten läßt und eine besonders hoheOn this basis, the invention is based on the finding that the machining process can be designed to be particularly effective and a particularly high
Oberflächenqualität im Bereich der Trennkanten zur Folge hat, wenn sich der beim Erwärmen und Abkühlen des Bauteiles ausbildende Temperaturgradient in Radialrichtung der Wandung des Bauteiles über einen möglichst großen Bereich erstreckt. Hiervon ausgehend liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, anstelle einer beispielsweise mittels eines CO2-Lasers erzielten Oberflächenabsorption der Laserstrahlung eine Volumenabsorption im Wandungsvolumen des zu bearbeitenden Bauteiles herbeizuführen.Surface quality in the region of the separating edges has the consequence, when extending during heating and cooling of the component forming temperature gradient in the radial direction of the wall of the component over the largest possible range. On this basis, the invention is based on the idea, instead of a surface absorption of the laser radiation achieved, for example, by means of a CO 2 laser, to bring about a volume absorption in the wall volume of the component to be machined.
Dementsprechend sieht die erfindungsgemäße Lehre vor, daß die Wellenlänge der Laserstrahlung in Abhängigkeit von dem Material des Bauteiles derart gewählt ist, daß die Laserstrahlung überwiegend im Wandungs- volumen des Bauteiles absorbiert wird. Besteht das zu bearbeitende Bauteil beispielsweise aus Glas, so wird eine im Sinne der Erfindung überwiegende Absorption der Laserstrahlung im Wandungsvolumen des Bauteiles dann erreicht, wenn als Laser ein Nahinfrarot (NIR) -Laser mit einer Wellenlänge von ca. 760 nm bis 2,5 μm verwendet wird. Besteht das zu bearbeitende Bauteil aus einem anderen Material als Glas, so kann erfindungsgemäß Laserstrahlung einer anderen Wellenlänge verwendet werden, um die erfindungsgemäß vorgesehene Volumenabsorp- tion im Wandungsvolumen des Bauteiles herbeizuführen. Unter einer überwiegenden Absorption der Laser-. Strahlung im Wandungsvolumen des Bauteiles im Sinne der Erfindung wird verstanden, daß die Volumenabsorption der Laserstrahlung gegenüber einer Oberflächenabsorption der Laserstrahlung so weit überwiegt, daß die Volumenabsorption zu einer in Radialrichtung des zu bearbeitenden Bauteiles im wesentlichen homogenen Erwärmung des Bauteiles führt. Um die Volumenabsorption weiter zu fördern, sieht die erfindungsgemäße Lehre ferner vor, daß die Richtung es Laserstrahles relativ zu dem Bauteil derart gewählt ist, daß der Laserstrahl die Wandung des Bauteiles an wenigstens einer Umfangsstelle im wesentlichen in Um- fangsrichtung verlaufend durchquert. Dadurch legt der Laserstrahl in der Wandung des Bauteiles einen erheblich längeren Weg zurück als beispielsweise bei einer radialen Durchstrahlung, wobei eine Volumenabsorption der Laserstrahlung auftritt . Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Volumenabsorption der Laserstrahlung, an deren Stelle erfindungsgemäß auch andere im Volumen des Bauteiles absorbierte elektromagnetische Strahlung, insbesondere Mikrowellenstrahlung verwendet werden kann, in Kombina- tion mit der vorzugsweise in Umfangsrichtung verlaufenden Durchstrahlung der Wandung des Bauteiles ergibt sich eine besonders homogene Erwärmung des Bauteiles, die im Vergleich zu einer lediglich oberflächlichen Erwärmung zu einer in Radialrichtung besonders gleich- mäßigen Erwärmung der Wandung des Bauteiles führt. Bei einer daran anschließenden Abkühlung des Bauteiles bildet sich somit im Vergleich zu einer lediglich oberflächlichen Erwärmung ein in Radialrichtung tieferwirkender Temperaturgradient aus, der zu besonders starken Zugspannungen und damit zu einer Ausbildung eines thermisch induzierten Spannungsrisses in der gewünschten Weise führt.Accordingly, the teaching of the invention provides that the wavelength of the laser radiation is selected in dependence on the material of the component such that the laser radiation is absorbed predominantly in the wall volume of the component. If the component to be machined consists, for example, of glass, an absorption of the laser radiation in the wall volume of the component which is predominantly within the meaning of the invention is achieved if the laser is a near-infrared (NIR) laser having a wavelength of approximately 760 nm to 2.5 μm is used. If the component to be machined consists of a material other than glass, it is possible, according to the invention, to use laser radiation of a different wavelength, in order to provide the volume absorption function provided according to the invention. tion in the wall volume of the component. Under a predominant absorption of the laser. Radiation in the wall volume of the component in the context of the invention is understood that the volume absorption of the laser radiation so far outweighs a surface absorption of the laser radiation that the volume absorption leads to a radial direction of the component to be machined in the substantially homogeneous heating of the component. In order to further promote the absorption of volume, the teaching according to the invention also provides that the direction of the laser beam relative to the component is chosen such that the laser beam traverses the wall of the component at at least one circumferential location substantially in the circumferential direction. As a result, the laser beam in the wall of the component travels a considerably longer distance than, for example, in the case of a radial transmission, whereby a volume absorption of the laser radiation occurs. By virtue of the volume absorption of the laser radiation provided according to the invention, in which other electromagnetic radiation, in particular microwave radiation, absorbed in the volume of the component can be used, in combination with the radiation of the wall of the component which preferably extends in the circumferential direction, a particularly homogenous heating of the component results Component, which leads in comparison to a merely superficial heating to a particularly uniform in the radial direction heating of the wall of the component. In a subsequent cooling of the component thus formed in comparison to a merely superficial heating from a radially in the deeper-acting temperature gradient, which is particularly strong Tensile stresses and thus leads to the formation of a thermally induced stress crack in the desired manner.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich rohrförmige Bauteile aus sprödbrüchigem Material mit hoher Wirtschaftlichkeit durchtrennen.By means of the device according to the invention can tubular components made of brittle material with high efficiency cut.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß sie unanfällig gegenüber Störeinflüssen ist, da es aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Volumenabsorption beispielsweise nicht erforderlich ist, den Laserstrahl exakt zu fokussieren. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Zuführung eines separaten Kühlmediums, beispielsweise von Kühlluft oder einer Kühlflüssigkeit, zur Abkühlung des mittels der Laserstrahlung erwärmten Bauteiles nicht erforderlich ist, weil sich überraschend gezeigt hat, daß bereits eine Abkühlung der Oberfläche des Bauteiles aufgrund von Konvektion und Wärmestrahlung ausreichend ist, um einen thermisch induzierten Spannungsriß zu erzeugen. Da somit erfindungsgemäß grundsätzlich kein zusätzlicher apparativer Aufwand erforderlich ist, um ein Kühlmedium zuzuführen und ggf. wieder abzusaugen, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders gut für eine Integra- tion in Anlagen zur Bearbeitung von rohrförmigen Bauteilen geeignet. Falls entsprechend den jeweiligen Anforderungen erwünscht, kann erfindungsgemäß jedoch auch ein Kühlmedium verwendet werden.Another advantage of the device according to the invention is that it is not susceptible to interference, because it is not necessary due to the inventively provided volume absorption, for example, to focus the laser beam exactly. Another advantage of the method according to the invention is that the supply of a separate cooling medium, for example, cooling air or a cooling liquid for cooling the heated by the laser radiation component is not required because it has surprisingly been found that already a cooling of the surface of the component due convection and thermal radiation is sufficient to produce a thermally induced stress crack. Thus, according to the invention, in principle, no additional expenditure on apparatus is required in order to supply a cooling medium and if necessary to suck it off again, the device according to the invention is particularly well suited for integration into systems for processing tubular components. If desired in accordance with the respective requirements, however, a cooling medium can also be used according to the invention.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung können rohrförmige Bauteile mit beliebigem Querschnitt, beispielsweise kreisringförmigem, rechteckigem oder polygonalem Querschnitt, bearbeitet werden.By means of the device according to the invention tubular components with any cross-section, for example, annular, rectangular or polygonal cross-section, are processed.
Ferner können mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung Bauteile aus beliebigem sprödbrüchigem Materi- al, beispielsweise Glas, Keramik oder Glaskeramik bearbeitet werden, wobei die Wellenlänge der verwendeten Laserstrahlung jeweils so gewählt wird, daß es zu einer im Sinne der Erfindung überwiegenden Absorption der Laserstrahlung im Wandungsvolumen der Bauteile kommt. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung können rohrförmige Bauteile senkrecht oder unter einem Winkel zur Rohrachse getrennt werden. Erfindungsgemäß ist es darüber hinaus möglich, eine Trennzone zu bilden, die dreidimensional, und nicht ausschließlich in einer Ebene verläuft.Furthermore, by means of the device according to the invention, components made of any brittle material may be used. al, for example, glass, ceramic or glass ceramic are processed, wherein the wavelength of the laser radiation used in each case is chosen so that there is a predominant in the sense of the invention absorption of the laser radiation in the wall volume of the components. By means of the device according to the invention tubular components can be separated vertically or at an angle to the tube axis. Moreover, according to the invention, it is possible to form a separation zone that runs three-dimensionally, and not exclusively in one plane.
Erfindungsgemäß ist es möglich, während eines Bearbeitungsvorganges ein einzelnes Bauteil zu bearbeiten. Es ist erfindungsgemäß jedoch auch möglich, wäh- rend eines Bearbeitungsvorganges mehrere Bauteile gleichzeitig zu bearbeiten. Insbesondere ist es beispielsweise möglich, Rohre unterschiedlichen Durchmessers zu bearbeiten, von denen ein Rohr geringeren Durchmessers in einem Rohr größeren Durchmessers aufge- nommen ist, wobei in Radialrichtung zwischen den beidenAccording to the invention, it is possible to process a single component during a machining operation. However, it is also possible according to the invention to process a plurality of components simultaneously during a machining operation. In particular, it is possible, for example, to process tubes of different diameters, of which a tube of smaller diameter is accommodated in a tube of larger diameter, wherein in the radial direction between the two
Rohren oder einer Mehrzahl von Rohren beispielsweise ein Gießharz angeordnet sein kann.Tubes or a plurality of tubes, for example, a casting resin may be arranged.
Falls die zu bearbeitenden Bauteile aus Glas bestehen, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der er- findungsgemäßen Lehre vor, daß die Mittel zum Richten wenigstens eines Laserstrahles auf das Bauteil wenigstens einen Nahinfrarot (NIR) -Laser aufweisen. Die Laserstrahlung derartiger Laser mit einer Wellenlänge von etwa 760 nm bis etwa 2,5 μm führt bei Glas zu einer besonders hohen Volumenabsorption.If the components to be machined are made of glass, an advantageous further development of the teaching according to the invention provides that the means for directing at least one laser beam onto the component have at least one near-infrared (NIR) laser. The laser radiation of such lasers with a wavelength of about 760 nm to about 2.5 microns leads to a particularly high volume absorption in glass.
Um nicht nur eine in Radialrichtung, sondern zusätzlich auch in Umfangsriehtung gleichmäßige Erwärmung der Wandung des zu bearbeitenden Bauteiles entlang der Trennzone zu erzielen, sieht eine andere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre Mittel zum Drehen des Bauteiles während des Bearbeitungsvorganges vor.In order to achieve not only a uniform heating of the wall of the component to be machined along the separation zone in the radial direction but also in the circumferential direction, another advantageous embodiment is provided Development of the teaching of the invention means for rotating the component during the machining process before.
Erfindungsgemäß ist es grundsätzlich ausreichend, wenn der Laserstrahl nach einmaliger Durchstrahlung der Wandung des Bauteiles beispielsweise über einen Absorber absorbiert wird, wenn eine in Umfangsrichtung gleichmäßige Erwärmung des Bauteiles dadurch sichergestellt ist, daß das Bauteil während des Bearbeitungs- Vorganges gedreht wird. Um die Effektivität des Bearbeitungsvorganges zu erhöhen, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre Reflektormittel vor, die den Laserstrahl nach dem Durchstrahlen der Wandung des Bauteiles auf das Bauteil reflektieren, derart, daß der Laserstrahl die Wandung des Bauteiles wenigstens ein zweites Mal durchstrahlt. Bei dieser Ausführungsform durchstrahlt der Laserstrahl die Wandungen des Bauteiles vorzugsweise an unterschiedlichen Umfangsstellen, wodurch die Absorption der Laserstrah- lung erhöht und die Nutzung der Laserenergie verbessert wird .According to the invention, it is basically sufficient if the laser beam is absorbed after a single irradiation of the wall of the component, for example via an absorber, if a uniform heating in the circumferential direction of the component is ensured by the fact that the component is rotated during the processing operation. In order to increase the effectiveness of the machining process, provides an advantageous development of the teaching of the invention reflector means which reflect the laser beam after passing through the wall of the component on the component, such that the laser beam irradiates the wall of the component at least a second time. In this embodiment, the laser beam preferably passes through the walls of the component at different circumferential locations, whereby the absorption of the laser radiation is increased and the use of the laser energy is improved.
Um die Absorption der Laserstrahlung weiter zu erhöhen, sieht eine Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform vor, daß die Reflektormittel relativ zu dem Bauteil derart angeordnet sind, daß der Laserstrahl nach der Reflexion durch die Reflektormittel die Wandung des Bauteiles an wenigstens einer weiteren Um- fangsstelle im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufend durchstrahlt. Bei dieser Ausführungsform durch- strahlt nicht nur der eintretende Laserstrahl, sondern auch der reflektierte Laserstrahl das Bauteil an wenigstens einer Umfangsstelle im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufend, so daß der Gesamtweg des Laserstrahles durch die Wandung des Bauteiles weiter ver- längert ist und es somit zu einer besonders hohen Absorption der Laserstrahlung kommt.To further increase the absorption of the laser radiation, a development of the aforementioned embodiment provides that the reflector means are arranged relative to the component such that the laser beam after reflection by the reflector means substantially the wall of the component at at least one other circumferential point radiating in the circumferential direction. In this embodiment, not only the incoming laser beam but also the reflected laser beam transmits the component at at least one circumferential location substantially in the circumferential direction, so that the total path of the laser beam through the wall of the component continues. is extended and thus there is a particularly high absorption of the laser radiation.
Eine andere Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, daß die Reflektormittel einen Ringreflektor aufweisen, der das zu bearbeitende Bauteil in Bearbeitungsposition umgibt und eine Strahl- eintrittsöffnung aufweist, die relativ zu dem Bauteil derart angeordnet ist, daß der Strahl die Wandung des Bauteiles an wenigstens einer Umfangsstelle im wesent- liehen in Umfangsrichtung verlaufend durchstrahlt. Mittels eines derartigen Ringreflektors kann der Laserstrahl so reflektiert werden, daß er die Wandung des Bauteiles an in Umfangsrichtung zueinander beabstande- ten Stellen aufeinanderfolgend durchstrahlt. Mit einer derartigen Vorrichtung kann eine in Umfangsrichtung gleichmäßige Erwärmung der Wandung des Bauteiles auch ohne Drehen des Bauteiles während des Bearbeitungsvorganges erzielt werden.Another development of the aforementioned embodiment provides that the reflector means comprise a ring reflector, which surrounds the component to be machined in the processing position and has a jet inlet opening which is arranged relative to the component such that the beam the wall of the component at least one Circumferentially extends substantially in the circumferential direction radiating. By means of such a ring reflector, the laser beam can be reflected so that it successively irradiates the wall of the component at circumferentially spaced apart locations. With such a device, a uniform heating in the circumferential direction of the wall of the component can be achieved without rotating the component during the machining process.
Um die Bildung eines thermisch induzierten Span- nungsrisses zu fördern, sieht eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre Mittel zum Bilden einer Materialschwächung in der Wandung des Bauteiles (Startriß) vor, von der ausgehend sich die Trennzone während des Bearbeitungsvorganges in Trennrichtung ausbreitet . Die Mittel zum Bilden einer Materialschwächung können bei der vorgenannten Ausführungsform entsprechend den jeweiligen Anforderungen in beliebiger geeigneter Weise ausgebildet sein. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, daß die Mittel zum Bilden einer Materialschwäche in der Wandung des Bauteiles wenigstens einen Laser, beispielsweise CO2-Laser, aufweisen. Mittels eines CO2-Lasers wird bei dieser Ausführungsform ein Materialabtrag an der Oberfläche des Bauteiles herbeige- führt, der während des Bearbeitungsvorganges als Start - riß wirkt .In order to promote the formation of a thermally induced stress crack, another development of the teaching according to the invention provides means for forming a material weakening in the wall of the component (starting crack), from which the separation zone spreads in the separating direction during the machining process. The means for forming a material weakening may be formed in the aforementioned embodiment according to the respective requirements in any suitable manner. A particularly advantageous further development of the teaching according to the invention provides that the means for forming a material weakness in the wall of the component have at least one laser, for example CO 2 lasers. By means of a CO 2 laser, a material removal on the surface of the component is brought about in this embodiment. which acts as a starting crack during the machining process.
Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, daß die Mittel zum Bilden einer Mate- rialSchwächung in der Wandung des Bauteiles wenigstens ein berührend arbeitendes Materialschwächungselement aufweisen. Das Materialschwächungselement kann beispielsweise durch einen Diamanten oder ein Hartmetall- rädchen gebildet sein. Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 10 bis 18 angegeben.Another development of the teaching according to the invention provides that the means for forming a material weakening in the wall of the component have at least one contact-weaving material weakening element. The material weakening element can be formed, for example, by a diamond or a carbide wheel. Advantageous and expedient developments of the method according to the invention are specified in the subclaims 10 to 18.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, in der stark Schema- tisiert Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen, in der Zeichnung dargestellten oder beanspruchten Merkmale für sich genommen oder in beliebiger Kombination miteinander den Gegenstand der Erfin- düng, unabhängig von ihrer Beschreibung bzw. Darstellung in der Zeichnung sowie unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen.The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which highly schematized embodiments of a device according to the invention are shown. All of the features described or claimed in the drawing, taken alone or in any combination with one another, constitute the subject matter of the invention, irrespective of their description or illustration in the drawing and independently of their summary in the patent claims.
Es zeigt : Fig. 1 eine Axialansicht eines rohrförmigen1 shows an axial view of a tubular
Bauteiles mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,Component with a first embodiment of a device according to the invention,
Fig. 2 in gleicher Darstellung wie Fig. 1 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung undFig. 2 in the same representation as Fig. 1 shows a second embodiment of a device according to the invention and
Fig. 3 in gleicher Darstellung wie Fig. 1 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung . In Fig. 1 ist stark schematisiert ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zum durchtrennenden Bearbeiten von rohrförmigen Bauteilen aus sprödbrüchigem Material durch Erzeugen eines thermisch induzierten Spannungsrisses an dem Bauteil entlang einer Trennzone zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Bei dem zu durchtrennenden Bauteil handelt es sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um ein dünnwandiges Rohr 4 aus Glas mir kreisringförmigem Querschnitt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist Mittel zum Richten wenigstens eines Laserstrahles auf das Rohr 4 auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel einen Laser 6 aufweisen.Fig. 3 in the same representation as Fig. 1, a third embodiment of a device according to the invention. In FIG. 1, a first exemplary embodiment of a device 2 according to the invention for severing machining of tubular components made of brittle material by producing a thermally induced stress crack on the component along a separation zone for carrying out the method according to the invention is shown in highly schematic form. In the component to be cut to be in the illustrated embodiment is a thin-walled tube 4 made of glass with circular cross-section. The device according to the invention has means for directing at least one laser beam onto the tube 4, which in this exemplary embodiment has a laser 6.
Erfindungsgemäß ist die Wellenlänge der von dem Laser 6 erzeugten Laserstrahlung in Abhängigkeit von dem Material des Rohres 4 derart gewählt, daß die Laserstrahlung überwiegend im Wandungsvolumen des Rohres 4 absorbiert wird. Um eine entsprechende Volumenabsorption anstelle einer Oberflächenabsorption zu erzielen, ist der Laser 6 bei diesem Ausführungsbeispiel ein Nahinfrarot (NIR) -Laser, der Laserstrahlung mit einer Wellenlänge erzeugt, die von Glas besonders gut per Volumenabsorption absorbiert wird.According to the invention, the wavelength of the laser radiation generated by the laser 6 in dependence on the material of the tube 4 is selected such that the laser radiation is absorbed predominantly in the wall volume of the tube 4. In order to achieve a corresponding volume absorption instead of a surface absorption, the laser 6 in this embodiment is a near-infrared (NIR) laser which generates laser radiation having a wavelength which is absorbed by glass particularly well by volume absorption.
Erfindungsgemäß ist die Richtung eines von dem Laser erzeugten Laserstrahles 8 relativ zu dem Rohr 4 derart gewählt, daß der Laserstrahl die Wandung 10 des Rohres 4 an wenigstens einer Umfangsstelle im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufend durchstrahlt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, tritt der Laserstrahl an einer Eintrittsstelle 12 in die Wandung 10 ein, durchstrahlt die Wandung 10 in einem Umfangsbereich 14 in Umfangsrichtung verlaufend und tritt an einer Austrittsstelle 16 aus der Wandung 10 aus. Wie aus Fig. 1 ferner ersichtlich ist, verläuft der Laserstrahl 8 na- hezu tangential zu dem inneren Umfang der Wandung 10 des Rohres 4. Falls der Laserstrahl 8 die Wandung 10 in Radialrichtung des Rohres 4 weiter außen durchquert, so verläuft er tangential zu einem zu dem Rohr 4 konzen- trischen Kreis.According to the invention, the direction of a laser beam 8 generated by the laser is selected relative to the tube 4 such that the laser beam passes through the wall 10 of the tube 4 at at least one circumferential location substantially in the circumferential direction. As can be seen from FIG. 1, the laser beam enters the wall 10 at an entry point 12, passes through the wall 10 in a circumferential region 14 in the circumferential direction and exits the wall 10 at an exit point 16. As can also be seen from FIG. 1, the laser beam 8 passes tangentially to the inner circumference of the wall 10 of the tube 4. If the laser beam 8 passes through the wall 10 in the radial direction of the tube 4 farther out, it runs tangentially to a circle concentric with the tube 4.
Nach dem Austreten aus der Wandung 10 wird der Laserstrahl von einem Spiegel 18 so reflektiert, daß er die Wandung 10 an zwei zueinander beabstandeten Um- fangsstellen durchquerend auf einen Absorber 20 gelenkt wird, der beispielsweise durch einen schwarz lackierten Aluminiumblock gebildet sein kann.After exiting the wall 10, the laser beam is reflected by a mirror 18 in such a way that it is deflected by the wall 10 at two spaced peripheral points onto an absorber 20, which may be formed, for example, by a black-painted aluminum block.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren wird mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 wie folgt durchgeführt:A method according to the invention is carried out by means of the device 2 according to the invention as follows:
Der Laserstrahl 8 des Lasers 6 wird so auf das Rohr 4 gerichtet, daß er die Wandung 10 des Rohres an der Umfangsstelle 14 im wesentlichen in Umfangsrichtung des Rohres 4 verlaufend durchstrahlt. Hierbei wird die Wandung 10 des Rohres 4 über Volumenabsorption der Laserstrahlung in dem Umfangsbereich 14 sowie benachbar- ten Umfangsbereichen erwärmt. Nach dem Durchqueren derThe laser beam 8 of the laser 6 is directed to the tube 4, that it passes through the wall 10 of the tube at the circumferential point 14 extending substantially in the circumferential direction of the tube 4. In this case, the wall 10 of the tube 4 is heated by volume absorption of the laser radiation in the peripheral region 14 and adjacent circumferential regions. After crossing the
Wandung 10 wird der Laserstrahl 8 über den Spiegel 18 auf den Absorber 20 reflektiert und von diesem absorbiert .Wall 10, the laser beam 8 is reflected by the mirror 18 on the absorber 20 and absorbed by it.
Um eine in Umfangsrichtung gleichmäßige Erwärmung des Rohres 4 zu erreichen, wird das Rohr 4, wie in Fig. 1 durch einen Pfeil 22 angedeutet, während des Bearbeitungsvorganges kontinuierlich um seine Rohrachse 24 gedreht .In order to achieve a uniform heating in the circumferential direction of the tube 4, the tube 4, as indicated in Fig. 1 by an arrow 22, is rotated continuously about its tube axis 24 during the machining process.
Ist die Wandung 10 des Rohres 4 in Umfangsrichtung auf eine gewünschte Temperatur erwärmt, so wird derIf the wall 10 of the tube 4 is heated in the circumferential direction to a desired temperature, then the
Laser 6 abgeschaltet. Das Abschalten des Lasers 6 kann nach einer vorbestimmten Zeitdauer der Bestrahlung oder in Abhängigkeit von einer gemessenen Temperatur erfolgen. Ausgehend von einem vor Beginn der Bearbeitung in der Wandung 10 des Rohres 4 gebildeten Startriß, nämlich einer MaterialSchwächung in der Wandung 10 des Rohres 4, breitet sich beim durch Wärmestrahlung und/oder Konvektion hervorgerufenen Abkühlen des Rohres 4 nach oder während der Bestrahlung entlang einer in Umfangsrichtung des Rohres 4 verlaufenden Trennzone ein thermisch induzierter Spannungsriß aus, der zu einem Durchtrennen und damit zu einer axialen Teilung des Rohres 4 führt.Laser 6 switched off. The switching off of the laser 6 can take place after a predetermined period of the irradiation or in dependence on a measured temperature. Starting from a start crack formed in the wall 10 of the tube 4 before the start of processing, namely a weakening of the material in the wall 10 of the tube 4, when the heat radiation and / or convection causes cooling of the tube 4 after or during the irradiation along an in Circumferential direction of the pipe 4 extending separation zone of a thermally induced stress crack, which leads to a severing and thus to an axial division of the tube 4.
Da sich aufgrund der erfindungsgemäß erzielten Volumenabsorption der Laserstrahlung das Rohr 4 während der Bestrahlung in Radialrichtung der Wandung 10 homogen erwärmt hat, bildet sich bei der Abkühlung ein über die gesamte radiale Ausdehnung der Wandung 10 des Rohres 4 wirkender Temperaturgradient aus, der in der gewünschten Weise zu gleichmäßigen Zugspannungen in der Wandung 10 des Rohres führt und damit eine Durchtrennung des Rohres 4 bewirkt . Im Ergebnis ermöglicht es die erfindungsgemäßeSince, due to the volume absorption of the laser radiation achieved according to the invention, the tube 4 has heated homogeneously during the irradiation in the radial direction of the wall 10, a temperature gradient which acts over the entire radial extent of the wall 10 of the tube 4 is formed during the cooling, which in the desired manner leads to uniform tensile stresses in the wall 10 of the tube and thus causes a transection of the tube 4. As a result, it allows the invention
Vorrichtung 2, das Rohr schnell, mit hoher Effektivität und hoher Qualität der Trennkanten zu durchtrennen.Device 2 to cut the tube quickly, with high efficiency and high quality of the separating edges.
Erfindungsgemäß ist es grundsätzlich nicht erforderlich, das Rohr 4 nach oder während der Bestrahlung zu kühlen. Falls entsprechend den jeweiligen Anforderungen erwünscht, kann die Ausbildung des thermisch induzierten Spannungsrisses jedoch dadurch gefördert werden, daß die Wandung 10 des Rohres 4 mit einem geeigneten Kühlmedium gekühlt wird. In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 dargestellt, das sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß der Spiegel 18 so zu der Strahlachse des Laserstrahles 8 ausgerichtet ist, daß der Laser- strahl 8 die Wandung 10 des Rohres 4 nach der Reflexion ein zweites Mal im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufend durchstrahlt, nämlich an einer Umfangsstelle 26. Auf diese Weise ist im Vergleich zu dem Aus- führungsbeispiel gemäß Fig. 1, bei dem der Laserstrahl 8 die Wandung 10 des Rohres 4 nach der Reflexion nahezu radial durchquert, die Volumenabsorption der Laserstrahlung im Volumen der Wandung 10 vergrößert, so daß die Erwärmung der Wandung 10 beschleunigt ist. Da die bis zum Erreichen einer vorgegebenen Temperatur der Wandung 10 erforderliche Bestrahlungsdauer gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 verkürzt ist, sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 die Prozeßzeiten gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 verkürzt.In accordance with the invention, it is generally not necessary to cool the tube 4 after or during the irradiation. However, if desired according to the respective requirements, the formation of the thermally induced stress crack can be promoted by cooling the wall 10 of the pipe 4 with a suitable cooling medium. 2, a second embodiment of a device 2 according to the invention is shown, which differs from the embodiment of FIG. 1 in that the mirror 18 is aligned to the beam axis of the laser beam 8, that the laser 8, the wall 10 of the tube 4, after the reflection, radiates through a second time essentially in the circumferential direction, namely at a circumferential point 26. In this way, the laser beam 8 is the wall in comparison to the exemplary embodiment according to FIG 10 of the tube 4 after the reflection passes through almost radially, the volume absorption of the laser radiation in the volume of the wall 10 is increased, so that the heating of the wall 10 is accelerated. Since the time required to reach a predetermined temperature of the wall 10 irradiation time compared to the embodiment of FIG. 1 is shortened, in the embodiment of FIG. 2, the process times compared to the embodiment of FIG. 1 are shortened.
In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 dargestellt, das sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 dadurch unterscheidet, daß ein Ringreflektor 28 vor- gesehen ist, der das zu bearbeitende Rohr 4 in der in Fig. 3 dargestellten Bearbeitungsposition in dem axialen Bereich der Trennzone umgibt und eine Strahleintrittsoffnung 30 aufweist, die relativ zu dem Rohr 4 derart angeordnet ist, daß der Laserstrahl 8 die Wan- düng 10 des Rohres 4 nach dem Eintritt in den Ringreflektor 28 an einer Umfangsstelle 30 im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufend durchstrahlt .FIG. 3 shows a third exemplary embodiment of a device 2 according to the invention, which differs from the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2 in that a ring reflector 28 is provided which holds the pipe 4 to be machined in the manner shown in FIG shown processing position in the axial region of the separation zone and a Strahlteintrittsoffnung 30 which is arranged relative to the tube 4 such that the laser beam 8, the Wan düng 10 of the tube 4 after entering the ring reflector 28 at a peripheral location 30 substantially radiating in the circumferential direction.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, durchstrahlt der Laserstrahl 8 die Wandung 10 des Rohres 4 nach mehr- facher Reflexion an dem Ringreflektor 28 an mehreren inAs can be seen from FIG. 3, the laser beam 8 passes through the wall 10 of the tube 4 after multiple reflection at the ring reflector 28 at several points
Umfangsrichtung des Rohres 4 zueinander beabstandeten Umfangsstellen 32, 34, 36, 38 jeweils im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufend, wobei die Laserstrahlung jeweils im Volumen der Wandung 10 des Rohres 4 absor- biert wird. Auf diese Weise ist auch ohne Drehung des Rohres 4 eine in Umfangsrichtung des Rohres 4 gleichmäßige Erwärmung der Wandung 10 erzielt. Falls entsprechend den jeweiligen Anforderungen erforderlich, kann das Rohr 4 jedoch während des Bearbeitungsvorganges um die Rohrachse 24 gedreht werden, wie anhand des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 1 erläutert. Circumferential direction of the tube 4 spaced circumferential locations 32, 34, 36, 38 each extending substantially in the circumferential direction, wherein the laser radiation in each case in the volume of the wall 10 of the tube 4 absorptive is being brewed. In this way, even in the circumferential direction of the tube 4 4 even heating of the wall 10 is achieved without rotation of the tube. If required in accordance with the respective requirements, however, the tube 4 can be rotated around the tube axis 24 during the machining process, as explained with reference to the exemplary embodiment according to FIG.
Claims
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2006/007985 WO2008017323A1 (en) | 2006-08-11 | 2006-08-11 | Device and method for cutting through tubular components made from brittle material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2006/007985 WO2008017323A1 (en) | 2006-08-11 | 2006-08-11 | Device and method for cutting through tubular components made from brittle material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2008017323A1 true WO2008017323A1 (en) | 2008-02-14 |
Family
ID=37907473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2006/007985 Ceased WO2008017323A1 (en) | 2006-08-11 | 2006-08-11 | Device and method for cutting through tubular components made from brittle material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2008017323A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107635934A (en) * | 2015-06-25 | 2018-01-26 | 日本电气硝子株式会社 | Tube glass cutting method and cutting device, and tube glass product manufacturing method |
| US12098087B2 (en) | 2018-12-13 | 2024-09-24 | Meere Company Inc. | Method and device for cutting structure composed of brittle material |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19616327A1 (en) * | 1996-04-24 | 1997-11-13 | Schott Rohrglas Gmbh | Laser beam severing of thin walled glass tube |
| US20020170318A1 (en) * | 2001-04-02 | 2002-11-21 | Andreas Gartner | Brief summary of the invention |
| WO2003055637A1 (en) * | 2002-01-04 | 2003-07-10 | Schott Glas | Method and device for separating a material |
-
2006
- 2006-08-11 WO PCT/EP2006/007985 patent/WO2008017323A1/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19616327A1 (en) * | 1996-04-24 | 1997-11-13 | Schott Rohrglas Gmbh | Laser beam severing of thin walled glass tube |
| US20020170318A1 (en) * | 2001-04-02 | 2002-11-21 | Andreas Gartner | Brief summary of the invention |
| WO2003055637A1 (en) * | 2002-01-04 | 2003-07-10 | Schott Glas | Method and device for separating a material |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107635934A (en) * | 2015-06-25 | 2018-01-26 | 日本电气硝子株式会社 | Tube glass cutting method and cutting device, and tube glass product manufacturing method |
| CN107635934B (en) * | 2015-06-25 | 2020-10-16 | 日本电气硝子株式会社 | Cutting method and cutting device of tube glass, and manufacturing method of tube glass product |
| US12098087B2 (en) | 2018-12-13 | 2024-09-24 | Meere Company Inc. | Method and device for cutting structure composed of brittle material |
| DE112019006190B4 (en) * | 2018-12-13 | 2025-07-24 | Meere Company Inc. | Method and device for cutting a brittle body |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3541567B1 (en) | Method of deep welding a workpiece by injecting a laser beam into the capillary opening produced by another laser beam | |
| DE2521612C3 (en) | Method and device for cutting glass tube | |
| DE102012003202A1 (en) | Device useful for processing workpieces, preferably blades by wet laser, comprises a base, machining unit movably mounted on base, which carries wet laser unit, and workpiece support, where wet laser unit comprises e.g. laser beam source | |
| DE102020205948A1 (en) | Laser cutting process and laser cutting machine | |
| DE202007001346U1 (en) | Apparatus for cutting through articles of brittle material, e.g. glass or ceramic, by directed laser-induced stress cracking, includes concave reflectors with opening(s) for passage of laser radiation | |
| EP4016768B1 (en) | Method and device for cutting and / or removing layers of a cable | |
| DE19830237C2 (en) | Method and device for cutting a workpiece made of brittle material | |
| EP3511301B1 (en) | Method and device for producing glass preliminary products and glass products | |
| EP0458180B1 (en) | Process and device for laser beam cutting | |
| DE4411037C2 (en) | Process for cutting hollow glass | |
| DE3801068A1 (en) | Method and apparatus for stock removal by means of bundled energy beams | |
| WO2011035777A1 (en) | Method for separatively processing workpieces in a burr-free manner with changes of laser processing parameters | |
| EP1024919B1 (en) | Method of treating a workpiece or a workpiece assembly in particular for brazing using an electromagnetic beam | |
| DE102017106372B4 (en) | Process for machining a workpiece | |
| DE2919089A1 (en) | METHOD AND EQUIPMENT FOR SEPARATING TUBULAR OBJECTS | |
| DE19616327C2 (en) | Method and device for cutting thin-walled glass tubes | |
| DE3226811C2 (en) | ||
| WO2008017323A1 (en) | Device and method for cutting through tubular components made from brittle material | |
| DE102022101092A1 (en) | Process for laser processing a workpiece with a reduced intensity gap | |
| DE102010014085B4 (en) | Process for fracture separation of workpieces and workpiece | |
| DE202020106402U1 (en) | Device for making a hole in a pane of glass for coupling in light | |
| DE102023132189A1 (en) | Method and device for laser cladding with a primary and a secondary laser energy | |
| EP1958727A1 (en) | Method and device for machining workpieces with high-energy beams | |
| DE202023002863U1 (en) | Device for laser cladding comprising a jet nozzle with an elongated cross-sectional area of a light channel | |
| EP4031315B1 (en) | Laser cutting method and associated laser cutting device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 06791573 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: RU |
|
| 32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: FESTSTELLUNG EINES RECHTSVERLUSTS NACH REGEL 112(1) EPUE. EPA FORMBLATT 1205A VOM 22.04.2009. |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 06791573 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |