DE102008048255A1

DE102008048255A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von Verbundsicherheitsglasscheiben aus Verbundsicherheitsglastafeln

Info

Publication number: DE102008048255A1
Application number: DE102008048255A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Hötger
Original assignee: Hegla GmbH and Co KG
Current assignee: Hegla GmbH and Co KG
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2010-04-01
Also published as: WO2010031664A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen von einzelnen Verbundsicherheitsglasscheiben aus einer großformatigen, mindestens eine transparente Verbundfolie und transparentes Glas aufweisenden Verbundsicherheitsglastafel in einer automatisch arbeitenden Verbundsicherheitsglasschneidanlage, in der die Verbundsicherheitsglastafel entlang vorbestimmter Aufteilungslinien durch Ritzen aufgeteilt und zu Einzelscheiben gebrochen und die Verbundfolie im Bruchbereich durchtrennt wird, wobei vor dem Brechen mit dem Laserstrahl einer Lasereinrichtung die Verbundfolie entlang den Aufteilungslinien angeschmolzen, perforiert oder durchgeschmolzen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen von Verbundsicherheitsglasscheiben aus Verbundsicherheitsglastafeln durch Ritzen und Brechen.
Der Bedarf an Glasscheiben aus Verbundsicherheitsglas (im Folgenden auch abgekürzt Verbundglas oder VSG genannt) nimmt stetig zu. Auch werden vermehrt Zuschnittsformen wie im Floatglas-Scheibenbereich benötigt.
Verbundsicherheitsglas besteht in der Regel aus zwei oder mehr Scheiben mit gleicher oder unterschiedlicher Dicke. Zwischen den Scheiben befinden sich Verbundfolien aus einer oder mehreren Lagen. Sicherheitsgläser aus nur einer Scheibe mit Verbundfolie auf einer oder beiden Seiten sind auch bekannt.
Die bisherigen Zuschnitts- bzw. Trennverfahren für Verbundsicherheitsglas sind sehr zeitaufwändig, da in den meisten Fällen die Folien thermisch getrennt werden. Besonders aufwändig ist das Trennen von Modellglasscheiben, das sind Scheiben mit nicht geradlinigen Kanten. In der Praxis wird dafür entlang der Trennlinie eine brennbare Flüssigkeit aufgebracht und entzündet. Dieses Verfahren ist äußerst gefährlich und kann außerdem die Glasoberfläche und den Kantenbereich schädigen.
Da die zu trennenden Glasscheiben nach dem Ritzen durch die Folie noch zusammengehalten werden, stoßen beim Aufbrechen der Schnitte die Glaskanten aneinander und es können Glasteilchen absplittern, was zu einer verminderten Kantenqualität führt und eine Nacharbeit erforderlich macht.
Umfangreicher Stand der Technik auf dem Sachgebiet wird z. B. in der EP 596 852 A1 beschrieben, deren Offenbarung als in diese Beschreibung integriert gelten soll.
Zum Trennen von Verbundsicherheitsglas werden derzeit überwiegend folgende Verfahren angewandt:

1. Das VSG wird von beiden Seiten geritzt und gebrochen. Danach wird das Glas geklemmt und die Folie wird mit großem Kraftaufwand mechanisch gedehnt, bis ein Spalt zwischen den zu trennenden Gläsern entsteht, in den ein Messer eintaucht und die Folie durchtrennt. Nachteile: – Sehr aufwändig und teuer – Hoher Kraftaufwand beim Trennen und daher sehr massive Konstruktion der Trenneinrichtung – Abdrücke entstehen auf beschichteten Gläsern durch hohe Klemmkräfte – Folie kann sich im Randbereich vom Glas lösen – Nur geradlinige Schnitte möglich
2. Das VSG wird von beiden Seiten geritzt und gebrochen. Danach wird die Folie mit einer Heizung erwärmt. Die so erweichte Folie wird auseinander gezogen bis sie vollständig getrennt ist. Nachteile: – Folie kann sich im Randbereich vom Glas lösen – Folienreste bleiben an der Glaskante hängen – Glas wird im Randbereich erwärmt, wodurch beim Folgeschnitt die Glaskante beschädigt werden kann – Nur geradlinige Schnitte möglich
3. Bei einer Kombination der Verfahren 1. und 2. wird die erweichte Folie mit einem Messer getrennt.
4. Das VSG wird gesägt mit Nassbearbeitung in der Regel bei 3 und mehr Einzelscheiben im VSG. Nachteile: – Das Verfahren ist teuer – Das Verfahren ist langsam – Die Nassbearbeitung beeinträchtigt das Verfahren – Nur geradlinige Schnitte möglich
5. Das VSG wird mit einem Wasserstrahl-Schneidverfahren getrennt. Nachteile: – Das Verfahren ist teuer – Das Verfahren ist sehr langsam – Die Nassbearbeitung beeinträchtigt das Verfahren

Alle bisher bekannten Verfahren erfordern eine lange Taktzeit für das Folientrennen innerhalb der Prozesszeit für die Aufteilung.
Aufgabe der Erfindung ist, ein die Taktzeit für das Folientrennen verkürzendes VSG-Trennverfahren und eine Vorrichtung dafür zu schaffen, die das VSG im Schnittbereich nicht beeinträchtigen und insbesondere die Glaskanten im Schnittbereich nicht beschädigen sowie zudem erlauben, beliebige nicht geradlinige Konturen einfach und schnell aus einer Glasscheibe herauszutrennen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den von diesen Ansprüchen abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Verbundfolie eines VSG innerhalb des noch nicht gebrochenen VSG oder auf der Oberfläche eines noch nicht gebrochenen VSG entlang einer vorgegebenen Aufteilungs- bzw. Schneid- bzw. Ritzlinie, die in einer Steuereinrichtung einer automatisch arbeitenden Schneidanlage vorprogrammiert ist und deren Steuerwerte auf die Schneid- bzw. Ritzeinrichtungen der Schneidanlage übertragen werden, vor dem Brechen mit einem Laserstrahl einer Lasereinrichtung linienförmig z. B. mit Temperaturen zwischen 100 und 300°C ange schmolzen (geschädigt und/oder geschwächt) oder perforiert oder vollständig durchgeschmolzen.
Ein Ritzen der VSG-Tafel entlang der Schneid- bzw. Aufteilungslinien erfolgt bezüglich des Laserns vorher oder nachher oder gleichzeitig. Das Brechen entlang der Schneid- bzw. Ritzlinien erfolgt nach dem Lasern der Folie und nach dem Ritzen des Glases.
Mit der Erfindung können auch oberflächlich beschichtete VSG-Tafeln gelasert werden. Handelt es sich um eine beidseitige Beschichtung, wird zumindest auf einer Seite entlang der Aufteilungslinien vor dem Lasern nach dem sogenannten Randentschichten entschichtet entsprechend der Lehre des EP-Patents 0 517 176 , dessen Offenbarung als in diese Beschreibung integriert gelten soll. Bei einer einseitigen Beschichtung kann das Lasern auch vor dem Entschichten entlang der Aufteilungslinien von der unbeschichteten Seite her durchgeführt werden und z. B. vor oder nach dem Entschichten erfolgen; soll von der beschichteten Seite her gelasert werden, wird vorher entlang der Aufteilungslinien entschichtet.
Verwendbar für die Erfindung sind Lasereinrichtungen, deren Laserstrahlenergie nicht lediglich das Glas oder nicht gleichzeitig das Glas und das Folienmaterial erwärmt, sondern deren Laserstrahlenergie nur oder hauptsächlich das Folienmaterial erwärmt. Demgemäß werden Lasereinrichtungen ausgewählt, deren Laser in einem Wellenbereich arbeitet, in dem die Absorption des Laserstrahls in der Folie weit über der Absorption des Glases z. B. über 30%, insbesondere im Bereich von 30 bis 90% liegt, während die Absorption des Glases unter 10%, z. B. zwischen 5 und 30% beträgt. Lasereinrichtungen, die das gewährleisten können, weisen z. B. eine Wellenlänge des Lasers zwischen etwa 2100 und etwa 2600 nm auf. Mit derartigen Lasern kann ein Laserstrahl in der Folie fokussiert werden; seine Energie wird nicht wesentlich vom Glasmaterial absorbiert. Die Absorption der Laserstrahlenergie erfolgt im Wesentlichen in der Folie, die sich erwärmt oder schmilzt. Geeignet sind z. B. Laser mit einer Leistung zwischen 20 und 100 Watt, insbesondere 20 bis 500 Watt. In diesem Leistungsbereich können bisher verwendete Folien einer Dicke z. B. zwischen 0,38 und 3,8 mm geschmolzen werden.
Erfindungsgemäß ist die Lasereinrichtung an einem an einer vorzugsweise verfahrbaren Brücke, vorzugsweise verfahrbar angeordneten Werkzeugträger einer Schneideinrichtung angeordnet.
In den 1 bis 4 sind beispielhaft und schematisch erfindungsgemäße Anordnungen einer Lasereinrichtung in einer Schneideinrichtung einer VSG-Schneidanlage dargestellt. Es zeigen:
1 perspektivisch und schematisch eine erfindungsgemäße Schneidtischeinrichtung einer VSG-Schneidanlage;
2 perspektivisch und schematisch die Schneidbrücke der Schneideinrichtung nach 1;
3 perspektivisch und schematisch eine weitere erfindungsgemäße Schneidtischeinrichtung einer VSG-Schneidanlage;
4 perspektivisch und schematisch eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schneidtischeinrichtung einer VSG-Schneidanlage;
VSG-Schneidanlagen mit horizontalen Auflageelementen werden z. B. in der der DE 101 64 872 B4 , DE 101 57 833 B4 oder DE 198 22 282 C1 beschrieben. Die wesentlichen Bestandteile derartiger Schneidanlagen sind bekannt, weshalb die Beschreibung der Erfindung nur anhand der Bestandteile erfolgt, die für die Erfindung wesentlich sind. Gleichwohl soll der Offenbarungsgehalt dieser Druckschriften als in diese Beschreibung integriert gelten.
Eine VSG-Schneidanlage hat in der Regel ein meist fundamentfestes Maschinengestell, das die Funktionsbestandteile der VSG-Schneidanlage trägt. In der Regel weist eine VSG-Schneidanlage auch zwei horizontale, aneinander gereihte Auflageelemente 1, 2 für eine VSG-Tafel 4 auf, zwischen denen eine Lücke 3 vorgese hen ist (1, 2). In der Lücke 3 befindet sich eine Doppelschneidbrücke 5 mit einem horizontalen oberen Tragbalken 6 und einem vertikal auf Abstand darunter angeordneten horizontalen unteren Tragbalken 7, die einen horizontalen Spalt 8 bilden. Das Auflageniveau der Auflageelemente 1, 2 liegt innerhalb des Spalts 8, so dass durch den Spalt 8 Glasscheiben oder eine Glastafel 4 transportiert werden können. Am oberen Tragbalken 6 sitzt ein oberer Werkzeugträger 13, der als Werkzeuge einen Schneidkopf 10 und ggf. eine Brechrolle 11 sowie nach der Erfindung eine Lasereinrichtung 12 trägt. Der Schneidkopf 13 mit den Werkzeugen 10, 11 und 12 ist entlang dem Tragbalken 6 in und mit entsprechenden Führungselementen 14 horizontal verfahrbar angeordnet.
Am unteren Tragbalken 7 ist ein unterer Werkzeugträger 15 mit einem dem Schneidkopf 10 gegenüberliegend angeordneten Gegenschneidkopf 16. Der untere Werkzeugträger 15 mit dem Schneidkopf 16 ist entlang der Tragbrücke 7 in und mit entsprechenden Führungselementen 17a horizontal verfahrbar angeordnet. Die Lasereinrichtung 12 kann auch unten, z. B. am Werkzeugträger 15, angeordnet sein.
Mit diesen Schneideinrichtungselementen kann mit einer dafür in der Schneidanlage vorgesehenen Steuereinrichtung programmgesteuert eine VSG-Tafel 4 mit mit den Werkzeugen 10 und 16 eingebrachten Ritzlinien 18 in Glasscheiben 17 aufgeteilt werden, wobei auch nicht geradlinige Ritzlinien 19 erzeugt werden können.
Für diese Aufteilung verfügt die VSG-Schneidanlage in an sich bekannter Weise über eine Steuereinrichtung, die ein entsprechendes Programm abarbeitet. Mit dem gleichen Programm wird vorzugsweise auch die Lasereinrichtung 12 gesteuert, die vor dem Ritzen oder nach dem Ritzen oder gleichzeitig mit dem Ritzen die Folie des VSG im Bereich der Aufteilungslinien schwächt, schmilzt oder perforiert.
Nach dem Ritzen wird entlang den Ritzlinien z. B. mit der Brechrolle 11 gebrochen, die ebenfalls programmgesteuert die Aufteilungslinien abfährt. Nach dem Brechen werden die ge schnittenen Glasscheiben 17 abtransportiert, wobei im Falle der Schwächung oder Perforierung der Folie noch eine relativ geringe Arbeit für die vollständige Trennung der Folie aufzuwenden ist. Wichtig ist der Zeitfaktor. Es kann die Taktzeit für das Folientrennen um z. B. 30 bis 50% reduziert werden.
Zum Transport der VSG-Tafel 4 und/oder von Glasscheiben 17 in Transportrichtung 21 oder 22 sind entsprechende Transportmittel (nicht dargestellt) vorgesehen.
Die Ausführungsform der Schneidtischeinrichtung nach 3 weist eine separate Tragbrücke 20 über dem Tragelement 2 auf, die in Transportrichtung 21 an der Schneidanlage verfahrbar angeordnet ist. Die Tragbrücke 20 trägt vorzugsweise über einen Werkzeugträger 22 eine Lasereinrichtung 12, wobei der Werkzeugträger 22 in Verfahrrichtung 23 hin und her verfahrbar an der Tragbrücke 20 angeordnet ist.
Erfindungsgemäß wird vorzugsweise als Auflageelement 2 ein Zuführtisch und eine Schneideinrichtung gemäß DE 10164874 B4 verwendet. (Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift soll als in diese Beschreibung integriert gelten.) Demgemäß ist oberhalb eines der Schneidbrücke 5 vorgeordneten Zuführtisches 24 eine Transportbrücke 25 in Doppelpfeilrichtung verfahrbar an der Schneidanlage bzw. am Maschinengestell angeordnet (4). Die Transportbrücke 25 hat Greifelemente 26 z. B. in Form von Klauen oder Klammern (Fingergreifern) oder Saugern, die eine VSG-Tafel 4 oder geschnittene Glasscheiben 17 z. B. an einer Kante bzw. in einem Kantenbereich greifen oder festhalten und auf dem Zuführtisch 24 bis in den Spalt 8 oder durch den Spalt 8 verschieben können. Im Spalt 8 können die VSG-Tafel 4 oder geschnittene Glasscheiben 17 geritzt oder gelasert oder gebrochen werden entlang der vorgegebenen Trennlinien 18, 19, wobei beliebige Schnittkonturen gefahren werden können. Zu diesem Zweck werden Schneid- bzw. Ritzwerkzeuge und vorzugsweise auch die Brechrolle aufweisende Brechwerkzeuge verwendet, die um eine vertikale Achse frei drehbar oder angetrieben drehbar angeordnet sind und somit z. B. ein am Ritzwerkzeug um eine horizontale Achse drehbar angeordnetes Schneidrädchen oder eine um eine horizontale Achse am Brechwerkzeug angeordnete Brechrolle jeglichen Trennlinienverlauf folgen kann.
Nach den 1, 2 und 4 kann die Lasereinrichtung auch am unteren Tragbalken 7 einer Schneidbrücke 5 angeordnet sein.
Die Erfindung ist auch ausführbar in Verbundsicherheitsglasschneidanlagen, in denen die Verbundsicherheitsglastafeln und/oder die Verbundsicherheitsglasscheiben hochkant bzw. aufrecht auf einer Kante stehend aufgeteilt werden (z. B. EP 596 852 A1 ). (Die Offenbarung dieser Druckschrift soll als in diese Beschreibung integriert gelten.) Nach der Erfindung kann auch eine Lasereinrichtung vorgesehen werden, die von einem gesteuerten Roboter getragen und manövriert wird, der unabhängig von den Brückenbewegungen arbeitet.
Bei geeigneten Laserstrahlquellen kann bei z. B. insbesondere kleineren VSG-Formaten auch mit einer Laserstrahlquelle und einem Laserscanner (rechnergesteuerter bewegter Spiegel, der den Laserstrahl auf die Folie entlang der Trennlinie projiziert) gearbeitet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 596852 A1 [0006, 0031]
- EP 0517176 [0013]
- DE 10164872 B4 [0021]
- DE 10157833 B4 [0021]
- DE 19822282 C1 [0021]
- DE 10164874 B4 [0029]

Claims

Verfahren zum Trennen von einzelnen Verbundsicherheitsglasscheiben aus einer großformatigen, mindestens eine transparente Verbundfolie und transparentes Glas aufweisenden Verbundsicherheitsglastafel in einer automatisch arbeitenden Verbundsicherheitsglasschneidanlage, in der die Verbundsicherheitsglastafel entlang vorbestimmter Aufteilungslinien durch Ritzen aufgeteilt und zu Einzelscheiben gebrochen und die Verbundfolie im Bruchbereich durchtrennt wird, dadurch gekennzeichnet dass vor dem Brechen mit dem Laserstrahl einer Lasereinrichtung die Verbundfolie entlang den Aufteilungslinien angeschmolzen, perforiert oder durchgeschmolzen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundfolie vor oder nach dem Ritzen entlang der Aufteilungslinien angeschmolzen, perforiert oder durchgeschmolzen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Lasereinrichtungen verwendet werden, deren Laser eine Leistung zwischen 20 und 500 Watt aufweist.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Lasereinrichtungen verwendet werden, deren Laserstrahl eine Absorption im Folienmaterial erfährt, die größer ist als die Absorption im Glasmaterial.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorption in der Folie über 10%, insbesondere über 30% beträgt und ganz besonders zwischen 30 und 90% liegt, während die Absorption des Glasmaterials unter 50%, insbesondere unter 10% und ganz besonders zwischen 5% und 30% liegt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Lasereinrichtungen verwendet werden, deren Laserstrahl Wellenlängen zwischen 2100 und 2600 nm aufweist.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine beschichtete Verbundsicherheitsglastafel vor dem Lasern entlang der Aufteilungslinien entschichtet wird.
Vorrichtung zum Trennen von mindestens eine Verbundfolie aufweisenden Verbundsicherheitsglasscheiben (17) aus einer großformatigen Verbundsicherheitsglastafel (4), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend eine Verbundsicherheitsglasschneideinrichtung mit zwei aneinander gereihten Auflageelementen (1, 2) für eine Verbundsicherheitsglastafel (4) und/oder für Verbundsicherheitsglasscheiben (17), wobei zwischen den Auflageelementen (1, 2) eine Lücke (3) vorgesehen ist, in deren Bereich eine feststehende Doppelschneidbrücke (5) mit einem ersten Tragbalken (6) und einem zweiten Tragbalken (7) angeordnet ist, an denen vorzugsweise hin und her verfahrbar mindestens je ein Werkzeugträger (13, 15) mit mindestens einem Werkzeug (10) vorgesehen ist, und wobei Mittel zur Trennung der Verbundfolie vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass an einem der Werkzeugträger (13, 15) oder an einer separaten, über dem einen Auflageelement (1) vorgesehenen Transportbrücke (20) oder einem Roboter oder einem Laserscanner plus Laserstrahlquelle, insbesondere an einem an der Transportbrücke (20) angeordneten Werkzeugträger (22), als Mittel zur Trennung der Verbundfolie eine Lasereinrichtung (12) angeordnet ist, die derart ausgebildet und positioniert ist, dass ihr Laserstrahl nahezu verlustlos das Verbundsicherheitsglas durchdringen kann und der Laserstrahlfokus in die Folie bringbar ist derart, dass die Verbundfolie geschwächt, perforiert oder durchgeschmolzen werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasereinrichtung (12) höhenverstellbar und/oder seitlich verstellbar und/oder bezüglich ihres Laserstrahls winkelverstellbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 und/oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasereinrichtung einen Laser aufweist, dessen Strahl eine Wellenlänge zwischen 2100 und 2600 nm und vorzugsweise eine Leistung zwischen 20 und 500 Watt aufweist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportbrücke (20) quer zu ihrer Längserstreckung an der oder in der Schneideinrichtung verfahrbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasereinrichtung (12) direkt oder indirekt entlang der Tragbrücke (20) verfahrbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der Doppelbrücke (5), insbesondere an mindestens einem der Werkzeugträger (13, 15) eine Brechrolleneinrichtung (11) zum Brechen des geritzten Glases angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Transportmittel (25, 26) vorgesehen sind, die eine flach liegende Glastafel und/oder flach liegende Glasscheiben auf der Oberfläche der Auflageelemente (1, 2) verschieben können.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportmittel mindestens eine Transportbrücke (25) aufweisen, an der mindestens ein Greifelement (26), z. B. ein Fingergreifer oder ein Sauger zum Greifen und Verschieben einer auf dem Auflageelement (1) liegenden Glastafel oder Glasscheiben angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageelemente (1, 2) vertikale oder etwas aus der Vertikalen geneigte Auflageoberfläche für eine Glastafel oder Glasscheiben bilden und die Brech- und Ritzeinrichtung sowie die Lasereinrichtung entsprechend angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageelemente (1, 2) horizontal ausgerichtete Auflageflächen bilden und die Ritz- und Brecheinrichtung sowie die Lasereinrichtung entsprechend angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8, 10, 14, 15, 16 und 17, gekennzeichnet durch eine Laserstrahlquelle kombiniert mit einer beweglichen Spiegeleinrichtung.