用于制造由玻璃制成的中空制品的方法和机器与流程

1.本发明涉及制造用于液体的玻璃容器的领域，并且更具体地涉及制造玻璃器皿制品的领域。


背景技术：

2.以已知的方式，中空玻璃制品或边沿，特别是有柄玻璃或玻璃块的型坯，在受热时离开机器，由此形成其形状。玻璃制品的凹面上方有一个用于处理它的杆头废料(moil)。通过加热、拉伸并随后通过热冲击切割来去除杆头废料。然后重新加热玻璃制品以松弛玻璃中的残余应力。但切割边缘的质量是粗糙的。申请人知道一个第一替代方案，包括在冷态下使用金刚石圆盘和金刚石涂层砂轮切割玻璃。第二替代方案是使用高功率二氧化碳激光束执行玻璃切断来冷切割玻璃。切断会在切割表面留下缺陷，尤其是剥落。这些缺陷可通过使用金刚石圆盘进行机械加工来去除。然后对边沿进行倒角，然后用火焰进行火焰抛光。在这两种情况下，理论上结果都是无缺陷的，但生产率却很低。申请人认为，由于存在切割珠，热切割无法获得所需的质量，并且冷切割非常难以掌握，因为其包括许多步骤(切断、平整、斜切)，这些都是调整问题的来源，因此影响生产质量稳定性。


技术实现要素：

3.申请人已经寻求在减少能源消耗，特别是碳排放能源和水消耗的同时切割杆头废料，避免产生废物，同时确保高切割率。
4.申请人开发了一种用于制造由玻璃制成的中空制品的方法，包括：在100℃以上的温度下接收与杆头废料相关联的玻璃制品；使玻璃制品在传送方向上移动并围绕所述玻璃制品的轴线自转；以与所述玻璃制品基本恒定的距离移动可移动设备；识别可移动设备相对于所述玻璃制品的边缘的相对位置；当所述玻璃制品旋转并且可移动设备和所述玻璃制品共同移动时，调节可移动设备与所述玻璃制品的边缘之间的距离；从由可移动设备支持的光学器件向所述玻璃制品的所述边缘发射激光束以产生孔；以及，将杆头废料与玻璃制品分离。因此，有可能对玻璃进行高质量的热切割，从而节省空间并降低能耗。该方法避免使用水和昂贵的、会产生灰尘的金刚石工具。
5.在一个实施例中，玻璃制品和接收杆头废料的温度高于250℃，或者甚至高于500℃。
6.在一个实施例中，可移动设备的可倾斜部分倾斜，使得激光束垂直于所述玻璃制品接收所述激光束的区域。可以处理各种形状的玻璃制品，特别是型坯端部相对于所述玻璃制品的轴线倾斜的玻璃制品。
7.在一个实施例中，发射激光束的功率在0.1mj和1mj之间，特别是每次发射0.25mj或0.5mj或1mj。对于厚玻璃制品，可根据适用激光源的可用性增加每次发射的功率。更高的功率可以切割更厚的玻璃。高功率允许可移动设备支持的激光光学元件与玻璃制品之间有大的距离，从而可以在高温下处理玻璃制品。
8.在一个实施例中，激光束以大于50khz(例如200khz)的频率发射。
9.在一个实施例中，激光束的波长为976纳米、1015纳米、1030纳米或1064纳米；这些波长可以除以2、3或4。
10.在一个实施例中，激光发射的脉冲持续时间在10-15
秒和10-12
秒之间。
11.在一个实施例中，每个激光束发射包括至少一个持续时间在5ps和12ps之间的单位脉冲。
12.在一个实施例中，所述玻璃制品的旋转速度大于每分钟50转，优选每分钟150转，更优选每分钟250转。所述旋转速度是相对于所述玻璃制品的中心轴线而言的。
13.在一个实施例中，所述玻璃制品的平移速度是恒定的或可变的。相对于传统切割生产线内的玻璃制品的平移，所述玻璃制品的平移基本上是节省的。
14.在一个实施例中，可移动设备被横向移动以伴随玻璃制品，并且可选地向后移动以移动到生产线中的下一个边沿。玻璃制品的运动是平移。
15.在另一个实施例中，边沿由生产线中的旋转转台支撑，并且可移动设备伴随所述边沿，然后移动到下一个边沿。玻璃制品的移动可以沿着圆弧。
16.在一个实施例中，一种用于制造由玻璃制成的中空制品的机器包括：用于在传送方向上传送并围绕所述玻璃制品的轴线自转的构件，该玻璃制品与温度高于100℃的杆头废料相关联；能够以与所述玻璃制品基本恒定的距离移动的可移动设备；用于测量可移动设备相对于所述玻璃制品的边缘的相对位置的构件；用于在所述玻璃制品旋转并且可移动设备和所述玻璃制品共同移动时调节可移动设备与所述玻璃制品的边缘之间的距离的构件；激光发生器，其包括由可移动设备支持的并且能够向所述玻璃制品的所述边缘发射激光束以产生孔的光学器件；以及，用于一旦与玻璃制品分离时回收杆头废料的构件。
17.在一个实施例中，激光发生器包括向所述光学器件发射的激光源，特别是固定激光源。
18.在一个实施例中，所述光学器件包括贝塞尔型(bessel-type)系统。
19.在一个实施例中，激光源是yag(钇铝石榴石晶体)激光器或准分子型激光器。
20.在一个实施例中，机器包括：用于在平行于所述玻璃制品的平移的平移中移动可移动设备的致动器；以及，用于在垂直于由调节器构件所控制的所述玻璃制品的平移的平移中移动可移动设备的致动器。
21.在一个实施例中，传送构件包括链条支撑滚筒，其以平移和旋转的方式移动物品。
22.在一个实施例中，用于测量可移动设备相对于所述玻璃制品的边缘的相对位置的构件包括矩阵相机。
23.在一个实施例中，调节构件包括根据测量构件的输出而被控制的电机驱动轴。
附图说明
24.本发明的进一步特征和优点将在以下参照附图的描述中详细阐述，其中：
25.图1是根据本发明一个方面的方法的框图，以及
26.图2为光束聚焦的示意图。
27.附图大部分包含确定性要素。因此，其不仅可用于提高对本发明的理解，而且在适
当的情况下有助于其定义。
具体实施方式
28.一般来说，co2激光切割低温玻璃通常需要热冲击、水喷磨、分切、斜切、火焰软化和清洗等步骤。co2激光所具有的波长不能透过玻璃。这种方法耗时长，产生废物，消耗能源和水，并且需要笨重的机器。
29.同时，文件us2018/062342描述了一种处理方法，该方法使用沿长度为l的线聚焦的激光，其强度沿所述线的长度l的变化小于40％。
30.文件us2018/0257710涉及一种实施两种不同激光束的切割方法。
31.文件us2018/0134606涉及一种借助于超短脉冲产生等离子体来对所述激光透明的玻璃进行激光切割的方法。激光器是1064纳米yag。重复频率为10khz至120khz。细丝损伤间距在4到10.10-6
米之间。脉冲持续时间小于100ps。脉冲能量大于0.2mj。激光源以40w至100w的功率运行。
32.根据本发明的一个方面，机器包括用于测量物品的椭圆化的构件。所述测量构件布置在机器内的上游侧。所述测量构件包括至少一个光电池，或光电池阵列。
33.提供位置编码的光电池的输出被传输到驱动光学头的支架的自动装置。激光轴定位在待处理的玻璃制品的区域上方。
34.考虑物品的几何缺陷以确保玻璃在单程中被处理。光学头支架由给定的平均位置伺服控制并实时校正。椭圆化测量系统测量旋转物品经过时的距离，并校正物品的整个周边上的焦点位置。
35.当物品的厚度不大于细丝时，然后获得明显的、干净的和清晰的分离。细丝的长度大于1毫米。优选地，物品的厚度不超过1.5毫米减去大约一毫米的15/100的跟踪偏差。根据一个可替代的方案，圆形边缘可以通过具有散光型透镜的激光器直接获得，该散光型透镜产生具有弯曲形状的分裂线。
36.可以用燃烧器进行热分离，该燃烧器引起围绕物品的整个周边的膨胀，然后确保型坯和杆头废料之间的分解。在离开初级成型机的热物品上，分离非常困难，因为物品会受到玻璃和不同成型材料之间的接触(特别是与模具的接触)所产生的应力。然后可以使用火焰环，它几乎瞬间在物品的整个边沿产生压力并提供环形分离引导。在分离的瞬间，释放的应力会将要移除的部分弹开，从而保证非常干净的切割表面质量。
37.分离后的火焰抛光局部地重新熔化玻璃表面以降低粗糙度。火焰抛光避免了边沿变形和直径大于厚度的珠子的产生，同时确保形成小的半径来代替先前产生的锐边。火焰抛光可以借助空气/燃气或氧气燃烧器、通过辐射或通过使用co2激光进行。
38.这样，物品在高温下进入激光处理区，根据玻璃的直径和厚度，通过调整转速和激光发射频率，以适合的间距成丝，然后使用圆形燃烧器分离型坯和杆头废料，并且对型坯的边缘或物品的边沿进行火焰抛光。
39.测量系统在旋转物品经过时执行距离测量的采样，因此使得处理椭圆化成为可能并且能够在下一个循环中将聚焦光束定位在物品的整个周边上的玻璃厚度的中心。对于质量切割，需要考虑几个参数：-沿整个光路的激光束对准；-振动；-输出环形光束；-椭圆化测量和轮廓跟踪；-跟踪角度；-适用于不同类型物品的功率、间距和频率参数。
40.激光源是固定的以避免冲击。来自激光源的激光束被一组镜面引导至物品处理区。镜面精确对齐。轴线的未对准会导致下一个轴线上的缺陷，此类缺陷会通过其位移而倍增，依此类推直到出射透镜。
41.从激光源输出的激光束被偏转，直到它通过几个连续的镜面到达出射透镜，每个镜面在其盖的开口上配备有安全触点。光路由一组可滑动安装的刚性管保护，这些管吸收沿三个平移轴线的运动位移。可滑动安装的管接头通过可伸缩的波纹管进行密封以防尘。
42.出射透镜包括两个镜面，使得光学器件的物镜转换器能够旋转以在物品的曲率表面上进行正常跟踪。物镜转换器配备双轴调节系统，用于调节和保证激光能量分布均匀性所依赖的贝塞尔型环形光束的均匀性。
43.物品的定位和形状的变化，特别是椭圆化，意味着必须将该线定位并重新居中于玻璃的中心，以便正确处理物体壁的厚度。
44.为了确保在单程中正确处理玻璃，从给定的平均位置从动控制平移轴线并实时校正以调整物品的几何缺陷。
45.可沿部件跟踪轴线活动的第一板用于伴随物品通过时的横截面变化。该可活动的板的运动是电机驱动的。该可活动的板的运动轨迹由控制自动装置控制。
46.可沿垂直于跟踪轴线的椭圆化轴线活动的第二板在旋转物品的壁和出射透镜之间保持恒定距离。
47.物品的处理时间取决于物品的旋转速度，在50rpm和500rpm之间。处理在一圈中进行。成丝的起点和终点之间的连接尽可能适当。优选地，垂直偏差约为0.01毫米且小于0.02毫米。
48.火焰抛光可以通过线性氧气燃烧器进行。线性燃烧器安装在机器的外围。燃烧器在非常短的时间内处理边沿，无论其椭圆化或厚度变化如何。
49.如今的最佳循环是：
50.装载
51.冷却
52.边沿测量
53.激光成丝
54.分离
55.火焰抛光
56.卸载。

技术特征：
1.一种用于制造由玻璃制成的中空制品的方法，包括：在100℃以上的温度下接收与杆头废料相关联的玻璃制品；将所述玻璃制品在传送方向上移动并围绕所述玻璃制品的轴线自转；以与所述玻璃制品基本恒定的距离移动可移动设备；识别所述可移动设备相对于所述玻璃制品的边缘的相对位置；当所述玻璃制品旋转并且所述可移动设备和所述玻璃制品共同移动时，调节所述可移动设备与所述玻璃制品的边缘之间的距离；从由所述可移动设备支持的光学器件向所述玻璃制品的所述边缘发射激光束以产生孔；以及，将杆头废料与玻璃制品分离。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可移动设备的可倾斜部分倾斜，使得所述激光束垂直于所述玻璃制品的、接收所述激光束的区域。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，发射所述激光束的功率在0.1mj到1mj之间。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，发射激光束的频率大于50khz。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，激光发射的脉冲持续时间在10-15
到10-12
秒之间。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述玻璃制品的旋转速度大于50转/分钟，优选150转/分钟和优选250转/分钟。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述可移动设备横向移动以伴随所述玻璃制品并移动到生产线上的下一边沿。8.一种用于制造由玻璃制成的中空制品的机器，包括：用于沿传送方向传送并围绕所述玻璃制品的轴线自转的构件，所述玻璃制品与温度高于100℃的杆头废料相关联；能够以与所述玻璃制品基本恒定的距离移动的可移动设备；用于测量所述可移动设备相对于所述玻璃制品的边缘的相对位置的构件；用于在所述玻璃制品旋转并且所述可移动设备和所述玻璃制品共同移动时调节在所述可移动设备和所述玻璃制品的边缘之间的距离的构件；激光发生器，其包括由所述可移动设备支持的并且能够向所述玻璃制品的所述边缘发射激光束以产生孔的光学器件；以及，用于一旦与所述玻璃制品分离时回收杆头废料的构件。9.根据前一权利要求所述的机器，其中，所述激光发生器包括朝向所述光学器件发射的固定激光源。10.根据前一权利要求所述的机器，包括：用于在平行于所述玻璃制品的平移的平移中移动所述可移动设备的致动器；以及，用于在垂直于由调节器构件控制的所述玻璃制品的平移的平移中移动所述可移动设备的致动器。

技术总结
一种用于制造由玻璃制成的中空制品的方法，包括：在超过100℃的温度下接收与杆头废料(盖)相关联的玻璃制品；将玻璃制品在传送方向上移动并围绕玻璃制品的轴线自转；以与玻璃制品基本恒定的距离移动可移动设备；识别可移动设备相对于玻璃制品的边缘的相对位置；当玻璃制品旋转并且可移动设备和玻璃制品共同移动时，调节可移动设备与玻璃制品的边缘之间的距离；从由可移动设备支持的光学器件向玻璃制品的所述边缘发射激光束以产生孔；以及，将杆头废料与玻璃制品分离。废料与玻璃制品分离。废料与玻璃制品分离。


技术研发人员：D
受保护的技术使用者：ARC法国公司
技术研发日：2021.12.15
技术公布日：2023/8/21