JPH0716769A - ソーダガラスのレーザ割断工法 - Google Patents
ソーダガラスのレーザ割断工法Info
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- JPH0716769A JPH0716769A JP5162148A JP16214893A JPH0716769A JP H0716769 A JPH0716769 A JP H0716769A JP 5162148 A JP5162148 A JP 5162148A JP 16214893 A JP16214893 A JP 16214893A JP H0716769 A JPH0716769 A JP H0716769A
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B33/00—Severing cooled glass
- C03B33/08—Severing cooled glass by fusing, i.e. by melting through the glass
- C03B33/082—Severing cooled glass by fusing, i.e. by melting through the glass using a focussed radiation beam, e.g. laser
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- Laser Beam Processing (AREA)
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、熱衝撃に弱くレーザ切断の困難な
脆性材料であるソーダガラスの割断面の面粗さが良く、
かつ割断力の少ない安定したレーザ割断工法の提供を目
的とする。 【構成】 レーザ発振器１、外部光学系ユニット２、加
工用トーチ３、アシストガス４、加工用テーブル６、Ｎ
Ｃ装置７を具備した加工装置を用い、ソーダガラス表面
にパルス発振させたレーザ光を照射しつつ加工用テーブ
ルを動かしてスクライビングするレーザ割断工法。ま
た、同装置を用いて穴ピッチを穴径以上にしたレーザ割
断工法。また、同装置を用いて穴ピッチを穴径の１０倍
以下にしたレーザ割断工法。また、同装置を用いてクラ
イビングの穴深さを板厚以下にしたレーザ割断工法。
脆性材料であるソーダガラスの割断面の面粗さが良く、
かつ割断力の少ない安定したレーザ割断工法の提供を目
的とする。 【構成】 レーザ発振器１、外部光学系ユニット２、加
工用トーチ３、アシストガス４、加工用テーブル６、Ｎ
Ｃ装置７を具備した加工装置を用い、ソーダガラス表面
にパルス発振させたレーザ光を照射しつつ加工用テーブ
ルを動かしてスクライビングするレーザ割断工法。ま
た、同装置を用いて穴ピッチを穴径以上にしたレーザ割
断工法。また、同装置を用いて穴ピッチを穴径の１０倍
以下にしたレーザ割断工法。また、同装置を用いてクラ
イビングの穴深さを板厚以下にしたレーザ割断工法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザによる切断／割断
工法に関する。
工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、レーザ加工は切断、溶接、穴開け
をはじめ多方面での応用がなされ、通常の機械加工の困
難な材質の加工応用が期待されている。
をはじめ多方面での応用がなされ、通常の機械加工の困
難な材質の加工応用が期待されている。
【０００３】従来、石英ガラス等のレーザ切断は以下の
ように行われていた。図１は従来及び本発明のレーザ加
工装置の全体図である。１はレーザ発振器、２は外部光
学系ユニット、３は加工用トーチ、４はアシストガス、
５はガラス板、６は加工用テーブル、７は数値制御（Ｎ
Ｃ）装置である。発振器１から出たレーザ光は外部光学
系ユニット２を通って加工用テーブル６に固定されたガ
ラス板５の表面に集光される。集光により溶融したガラ
スはアシストガス４で吹き飛ばされる。加工用テーブル
６が数値制御装置７で運動軌跡や送り速度を制御されつ
つ動くことにより、ガラス板５が切断される。
ように行われていた。図１は従来及び本発明のレーザ加
工装置の全体図である。１はレーザ発振器、２は外部光
学系ユニット、３は加工用トーチ、４はアシストガス、
５はガラス板、６は加工用テーブル、７は数値制御（Ｎ
Ｃ）装置である。発振器１から出たレーザ光は外部光学
系ユニット２を通って加工用テーブル６に固定されたガ
ラス板５の表面に集光される。集光により溶融したガラ
スはアシストガス４で吹き飛ばされる。加工用テーブル
６が数値制御装置７で運動軌跡や送り速度を制御されつ
つ動くことにより、ガラス板５が切断される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、一般建材や
液晶表示板等に利用されるソーダガラスは他の石英ガラ
ス等に比べて熱衝撃に弱いため、上記従来の切断法では
割れや熱歪がしばしば発生し、レーザ切断は困難であっ
た。
液晶表示板等に利用されるソーダガラスは他の石英ガラ
ス等に比べて熱衝撃に弱いため、上記従来の切断法では
割れや熱歪がしばしば発生し、レーザ切断は困難であっ
た。
【０００５】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、材料への入熱を極力抑えて割れや熱歪を少なくし、
割断が容易で割断面の面粗さの良いレーザ割断工法を提
供することを目的とする。
で、材料への入熱を極力抑えて割れや熱歪を少なくし、
割断が容易で割断面の面粗さの良いレーザ割断工法を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第一のソーダガラスのレーザ割断工法は、
レーザをパルス発振させてスクライビングし、割断する
こととしている。
に、本発明の第一のソーダガラスのレーザ割断工法は、
レーザをパルス発振させてスクライビングし、割断する
こととしている。
【０００７】また、本発明の第二のソーダガラスのレー
ザ割断工法は、スクライビングの穴のピッチを穴径以上
にすることとしている。
ザ割断工法は、スクライビングの穴のピッチを穴径以上
にすることとしている。
【０００８】また、本発明の第三のソーダガラスのレー
ザ割断工法は、スクライビングの穴のピッチを穴径の１
０倍以下にすることとしている。
ザ割断工法は、スクライビングの穴のピッチを穴径の１
０倍以下にすることとしている。
【０００９】また、本発明の第四のソーダガラスのレー
ザ割断工法は、スクライビングの深さを板厚以下にする
こととしている。
ザ割断工法は、スクライビングの深さを板厚以下にする
こととしている。
【００１０】
【作用】上記第一のソーダガラスのレーザ割断工法によ
ると、ソーダガラスへの入熱を抑えることができるので
割れや熱歪の少ない割断が可能となる。
ると、ソーダガラスへの入熱を抑えることができるので
割れや熱歪の少ない割断が可能となる。
【００１１】また、スクライビングの穴ピッチを穴径以
下にすると、穴の重なる部分における入熱が増加するた
めその部分でのガラスの溶融量が増加し、面粗さが悪化
する。従って、上記第二のソーダガラスのレーザ割断工
法を適用すれば、割断面の面粗さが向上する。
下にすると、穴の重なる部分における入熱が増加するた
めその部分でのガラスの溶融量が増加し、面粗さが悪化
する。従って、上記第二のソーダガラスのレーザ割断工
法を適用すれば、割断面の面粗さが向上する。
【００１２】また、スクライビングの穴ピッチを増加さ
せると、割断の断面積の増加とともに割断時の穴の周囲
の応力集中の範囲が減少するため、割断に要する力は飛
躍的に増加する。従って、上記第三のソーダガラスのレ
ーザ割断工法を適用すれば割断に要する力が減少し、割
断を容易にすることができる。
せると、割断の断面積の増加とともに割断時の穴の周囲
の応力集中の範囲が減少するため、割断に要する力は飛
躍的に増加する。従って、上記第三のソーダガラスのレ
ーザ割断工法を適用すれば割断に要する力が減少し、割
断を容易にすることができる。
【００１３】また、スクライビング深さを増加させる
と、板表面での入熱が増加するため穴径が増加し、割断
面の面粗さは悪化する。従って、上記第四のソーダガラ
スのレーザ割断工法を適用すれば、割断面の面粗さが向
上する。
と、板表面での入熱が増加するため穴径が増加し、割断
面の面粗さは悪化する。従って、上記第四のソーダガラ
スのレーザ割断工法を適用すれば、割断面の面粗さが向
上する。
【００１４】
（実施例１）以下に本発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。図１は本発明のソーダガラスの割断
を行うレーザ加工装置の全体図である。本図において、
１は高速軸流型炭酸ガスレーザ発振器、２はフェーズリ
ターダや反射鏡と集光レンズ（加工用トーチ内）から成
る外部光学系ユニット、３は加工用トーチ、４はアシス
トガス（酸素）、５はソーダ石灰ガラス板（厚さ１ｍ
ｍ）、６は加工用Ｘ−Ｙテーブル、７は数値制御（Ｎ
Ｃ）装置である。炭酸ガスレーザ発振器１をパルス（ノ
ーマルパルス）発振させ、発振したレーザ光を外部光学
系ユニット２を通して加工用トーチ３内へ導き、トーチ
内の集光レンズによりソーダ石灰ガラス板５の板面上に
焦点を結ぶよう集光させる。集光レンズは焦点距離が
２．５インチのＺｎＳｅ平凸レンズを用いている。この
時、ＮＣ装置７で設定した一定の送り速度で加工テーブ
ル６を直線移動させることにより、レーザの１パルスで
開けられた径及び深さの一定の穴が等ピッチで並び、ソ
ーダ石灰ガラス板５がスクライビングされる。スクライ
ビングされたソーダ石灰ガラス板は手の力で簡単に割断
できる。なお、アシストガス４は加工用トーチ３内から
ノズルのついたトーチ先端部へ向かって吹き出される。
これにより、トーチ内に溶融ガラスやヒュームが侵入し
ないようにしている。
しながら説明する。図１は本発明のソーダガラスの割断
を行うレーザ加工装置の全体図である。本図において、
１は高速軸流型炭酸ガスレーザ発振器、２はフェーズリ
ターダや反射鏡と集光レンズ（加工用トーチ内）から成
る外部光学系ユニット、３は加工用トーチ、４はアシス
トガス（酸素）、５はソーダ石灰ガラス板（厚さ１ｍ
ｍ）、６は加工用Ｘ−Ｙテーブル、７は数値制御（Ｎ
Ｃ）装置である。炭酸ガスレーザ発振器１をパルス（ノ
ーマルパルス）発振させ、発振したレーザ光を外部光学
系ユニット２を通して加工用トーチ３内へ導き、トーチ
内の集光レンズによりソーダ石灰ガラス板５の板面上に
焦点を結ぶよう集光させる。集光レンズは焦点距離が
２．５インチのＺｎＳｅ平凸レンズを用いている。この
時、ＮＣ装置７で設定した一定の送り速度で加工テーブ
ル６を直線移動させることにより、レーザの１パルスで
開けられた径及び深さの一定の穴が等ピッチで並び、ソ
ーダ石灰ガラス板５がスクライビングされる。スクライ
ビングされたソーダ石灰ガラス板は手の力で簡単に割断
できる。なお、アシストガス４は加工用トーチ３内から
ノズルのついたトーチ先端部へ向かって吹き出される。
これにより、トーチ内に溶融ガラスやヒュームが侵入し
ないようにしている。
【００１５】パルス発振させたレーザのパルス周波数を
ｆ（Ｈｚ）、加工テーブルの送り速度をｖ（ｍｍ／ｓｅ
ｃ）とすれば、スクライビングの穴ピッチｐ（ｍｍ）は
（数１）で表される。
ｆ（Ｈｚ）、加工テーブルの送り速度をｖ（ｍｍ／ｓｅ
ｃ）とすれば、スクライビングの穴ピッチｐ（ｍｍ）は
（数１）で表される。
【００１６】
【数１】
【００１７】（実施例２）実施例１と同じレーザ加工装
置でソーダ石灰ガラス板（厚さ１ｍｍ）をスクライビン
グした時の穴径に対するピッチの割合と割断面の面粗さ
の関係を示したグラフが図２である。スクライビングの
穴径をスケール付光学顕微鏡で測定し、穴ピッチが穴径
以上になるよう（数１）からパルス周波数ｆと送り速度
ｖを決め、請求項２に示す方法でソーダ石灰ガラスのス
クライビングを行えば、割断面の面粗さはピッチが穴径
以下の場合に比べ図２に示すように向上する。
置でソーダ石灰ガラス板（厚さ１ｍｍ）をスクライビン
グした時の穴径に対するピッチの割合と割断面の面粗さ
の関係を示したグラフが図２である。スクライビングの
穴径をスケール付光学顕微鏡で測定し、穴ピッチが穴径
以上になるよう（数１）からパルス周波数ｆと送り速度
ｖを決め、請求項２に示す方法でソーダ石灰ガラスのス
クライビングを行えば、割断面の面粗さはピッチが穴径
以下の場合に比べ図２に示すように向上する。
【００１８】また、それ以上に穴ピッチを大きくした場
合、面粗さはそれほど変わらない。 （実施例３）実施例１と同じレーザ加工装置でソーダ石
灰ガラス板（厚さ１ｍｍ）をスクライビングした時（穴
の深さ０．２〜０．３ｍｍ）の穴径に対するピッチの割
合と単位長さ当たりの割断に要する力の関係を示したグ
ラフが図３である。スクライビングの穴ピッチが穴径の
１０倍以下になるよう（数１）からパルス周波数ｆと送
り速度ｖを決め、請求項３に示す方法でソーダ石灰ガラ
スのスクライビングを行えば、割断に要する力は図３に
示すように減少する。
合、面粗さはそれほど変わらない。 （実施例３）実施例１と同じレーザ加工装置でソーダ石
灰ガラス板（厚さ１ｍｍ）をスクライビングした時（穴
の深さ０．２〜０．３ｍｍ）の穴径に対するピッチの割
合と単位長さ当たりの割断に要する力の関係を示したグ
ラフが図３である。スクライビングの穴ピッチが穴径の
１０倍以下になるよう（数１）からパルス周波数ｆと送
り速度ｖを決め、請求項３に示す方法でソーダ石灰ガラ
スのスクライビングを行えば、割断に要する力は図３に
示すように減少する。
【００１９】（実施例４）実施例１と同じレーザ加工装
置でソーダ石灰ガラス板（厚さ１ｍｍ）をスクライビン
グした時のスクライビング深さと割断面の面粗さの関係
を示したグラフが図４である。また、１パルスのＯＮ時
間とスクライビング深さの関係を示したグラフが図５で
ある。１パルスのＯＮ時間ｔ（ｍｓｅｃ）は、パルス周
波数をｆ（Ｈｚ）、Ｄｕｔｙをｄ（％）として（数２）
で表される。
置でソーダ石灰ガラス板（厚さ１ｍｍ）をスクライビン
グした時のスクライビング深さと割断面の面粗さの関係
を示したグラフが図４である。また、１パルスのＯＮ時
間とスクライビング深さの関係を示したグラフが図５で
ある。１パルスのＯＮ時間ｔ（ｍｓｅｃ）は、パルス周
波数をｆ（Ｈｚ）、Ｄｕｔｙをｄ（％）として（数２）
で表される。
【００２０】
【数２】
【００２１】この（数２）からパルス周波数ｆとＤｕｔ
ｙ ｄを決めて１パルスのＯＮ時間ｔを定め、請求項５
に示す方法でソーダ石灰ガラスのスクライビングを行
い、スクライビング深さをガラス切りで傷をつけた場合
の傷深さとほぼ同じにした。この時の割断面の面粗さ
は、スクライビングで貫通させた場合に比べて図４に示
すように向上した。
ｙ ｄを決めて１パルスのＯＮ時間ｔを定め、請求項５
に示す方法でソーダ石灰ガラスのスクライビングを行
い、スクライビング深さをガラス切りで傷をつけた場合
の傷深さとほぼ同じにした。この時の割断面の面粗さ
は、スクライビングで貫通させた場合に比べて図４に示
すように向上した。
【００２２】（実施例５）実施例１と同じレーザ加工装
置でソーダ石灰ガラス板（厚さ１ｍｍ）をスクライビン
グした時のレーザのピーク出力とスクライビング深さの
関係を示したグラフが図６である。炭酸ガスレーザ発振
器の放電電流の調整によりピーク出力を調整し、請求項
６に示す方法でソーダ石灰ガラスのスクライビングを行
った際、割断面の面粗さは図６に示すように向上した。
置でソーダ石灰ガラス板（厚さ１ｍｍ）をスクライビン
グした時のレーザのピーク出力とスクライビング深さの
関係を示したグラフが図６である。炭酸ガスレーザ発振
器の放電電流の調整によりピーク出力を調整し、請求項
６に示す方法でソーダ石灰ガラスのスクライビングを行
った際、割断面の面粗さは図６に示すように向上した。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、本発明のソーダガラスの
レーザ割断工法ではスクライビングの穴ピッチやレーザ
のピーク出力を調整することで、割断面の面粗さが良
く、かつ割断力の少ない安定した割断が可能となる。
レーザ割断工法ではスクライビングの穴ピッチやレーザ
のピーク出力を調整することで、割断面の面粗さが良
く、かつ割断力の少ない安定した割断が可能となる。
【図１】レーザ加工装置の全体図
【図２】スクライビングの穴ピッチと割断面の面粗さの
関係を示す図
関係を示す図
【図３】スクライビングの穴ピッチと割断に要する力の
関係を示す図
関係を示す図
【図４】スクライビングの深さと割断面の面粗さの関係
を示す図
を示す図
【図５】１パルスのＯＮ時間とスクライビング深さの関
係を示す図
係を示す図
【図６】レーザのピーク出力とスクライビング深さの関
係を示す図
係を示す図
１ レーザ発振器 ２ 外部光学系ユニット ３ 加工用トーチ ４ アシストガス ５ ソーダガラス板 ６ 加工用テーブル ７ 数値制御（ＮＣ）装置
Claims (6)
- 【請求項１】 レーザによるソーダガラスの割断におい
て、レーザのパルス発振によりスクライビングし、割断
することを特徴とするソーダガラスのレーザ割断工法。 - 【請求項２】 レーザによるソーダガラスの割断におい
て、レーザをパルス発振させてスクライビングするとと
もに穴のピッチを穴径以上に調節し、割断したソーダガ
ラスのレーザ割断工法。 - 【請求項３】 レーザによるソーダガラスの割断におい
て、レーザのパルス発振によりスクライビングするとと
もに穴のピッチを穴径の１０倍以下に調節し、割断した
ソーダガラスのレーザ割断工法。 - 【請求項４】 レーザによるソーダガラスの割断におい
て、レーザのパルス発振によりスクライビングするとと
もにスクライビング深さを板厚以下に調節し、割断した
ソーダガラスのレーザ割断工法。 - 【請求項５】 パルス発振させたレーザの１パルスのＯ
Ｎ時間を制御してスクライビング深さを板厚以下に調節
した請求項４記載のソーダガラスのレーザ割断工法。 - 【請求項６】 レーザのピーク出力の調整により１パル
スのエネルギーを制御してスクライビング深さを板厚以
下に調整した請求項４記載のソーダガラスのレーザ割断
工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162148A JP2962105B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | ソーダガラスのレーザ割断工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162148A JP2962105B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | ソーダガラスのレーザ割断工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0716769A true JPH0716769A (ja) | 1995-01-20 |
| JP2962105B2 JP2962105B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=15748955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5162148A Expired - Lifetime JP2962105B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | ソーダガラスのレーザ割断工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2962105B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008229716A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Toray Eng Co Ltd | レーザスクライブ方法および装置およびこの方法または装置を用いて割断した割断基板 |
| JP2009242185A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | レーザ切断方法および被切断物 |
| JP2012232894A (ja) * | 2000-06-21 | 2012-11-29 | Schott Ag | 平板ガラスから任意の輪郭のガラス板を製造する方法 |
| US8518280B2 (en) | 2007-12-21 | 2013-08-27 | Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. | Brittle non-metallic workpiece with through hole and method for making same |
| EP3023397A1 (de) * | 2014-11-24 | 2016-05-25 | Manz AG | Verfahren zum Abtrennen eines Teils eines spröden Materials |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102319958A (zh) * | 2011-08-19 | 2012-01-18 | 南京理工大学 | 脆性材料脉冲激光切割方法 |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP5162148A patent/JP2962105B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012232894A (ja) * | 2000-06-21 | 2012-11-29 | Schott Ag | 平板ガラスから任意の輪郭のガラス板を製造する方法 |
| JP2008229716A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Toray Eng Co Ltd | レーザスクライブ方法および装置およびこの方法または装置を用いて割断した割断基板 |
| US8518280B2 (en) | 2007-12-21 | 2013-08-27 | Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. | Brittle non-metallic workpiece with through hole and method for making same |
| JP2009242185A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | レーザ切断方法および被切断物 |
| EP3023397A1 (de) * | 2014-11-24 | 2016-05-25 | Manz AG | Verfahren zum Abtrennen eines Teils eines spröden Materials |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2962105B2 (ja) | 1999-10-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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