JP2020105055A - Bending method and bending apparatus of glass - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラスの曲げ加工に関し、特にレーザー光を用いたガラスの曲げ加工に関する。 The present invention relates to bending of glass, and more particularly to bending of glass using laser light.
ガラスを加工する方法として、成形型にガラスを配置したうえで、成形型を透過し且つガラスで吸収されるレーザーを、成形型を通してガラスに照射することによって、ガラスを成形型に設けた成形面に倣った形状に成形する、というものがすでに公知である(例えば、特許文献1参照)。 As a method of processing glass, after arranging the glass in the mold, irradiating the glass through the mold with a laser that penetrates the mold and is absorbed by the glass, the glass is provided on the molding surface. It is already known to mold into a shape that follows (see, for example, Patent Document 1).
薄板状あるいは棒状に成形されてなるガラスに対し、局所的にあるいは全体的に、所望の形状に曲げる加工を行いたい、というニーズがある。 There is a need to locally or entirely bend a glass formed into a thin plate or rod shape into a desired shape.
例えば、ガラス全体を軟化点以上に加熱した状態で曲げたい部分を金型に押し当てる(プレスする)ことによって所望の形状とすることは可能であるが、高温のガラスと密着させる必要があるために、一般には高価な金型の消耗が早いことや、加熱さらには加工後の冷却時間を確保する必要があるなどの理由から、係る手法は生産性やコストの面で不利である。そもそも、曲げたい部分以外にあらかじめ何らかの加工(変形、他部材との接合、印刷など)が施されているような場合、ガラス全体の軟化は行い得ない。 For example, it is possible to make the desired shape by pressing (pressing) the part you want to bend to the mold while heating the entire glass above the softening point, but it is necessary to adhere it to high temperature glass. In addition, such a method is disadvantageous in terms of productivity and cost because, in general, an expensive die is consumed quickly and it is necessary to secure a heating time and a cooling time after processing. In the first place, if some kind of processing (deformation, joining with other members, printing, etc.) is performed in advance on the portion other than the portion to be bent, the entire glass cannot be softened.
特許文献1に開示された手法は、ガラスの表面を所望の形状に変形することについては好適に行えるものの、ガラス自体の曲げ加工については、想定されていない。このことは例えば、ガラス表面で吸収され内部にはほとんど入り込まない、波長がおよそ9μm〜11μmのCO2レーザーが使用可能とされていることからも、看取される。
Although the method disclosed in
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、板状あるいは棒状に成形されてなるガラスを、局所的にあるいは全体的に、所望の形状に曲げる加工を行える装置および方法を実現することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and to realize an apparatus and a method capable of bending a glass formed into a plate shape or a rod shape locally or entirely, into a desired shape. To aim.
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、ガラスに曲げ加工を行う方法であって、ガラスの内部において吸収される第1のレーザー光をあらかじめ定められた前記ガラスの加工対象部分に照射し、前記加工対象部分を前記ガラスの軟化点以上の温度に加熱して軟化領域とすることによって、前記ガラスを折曲または湾曲させる、ことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of
請求項2の発明は、請求項1に記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記加工対象部分が線状に定められてなり、前記ガラスにおいて前記加工対象部分を挟んだ一方側を第1の部分とし、他方側を第2の部分とするときに、前記第1のレーザー光を前記加工対象部分に沿って走査しつつ照射することにより、前記ガラスを前記軟化領域のところで折曲させて前記第2の部分が前記第1の部分に対して所定の角度をなすように、曲げ加工を行う、ことを特徴とする。
The invention of
請求項3の発明は、請求項1に記載のガラスの曲げ加工方法であって、上面が湾曲面となっている金型の上に前記ガラスを載置した状態で、前記ガラスと前記湾曲面とが離隔している部分の少なくとも一部を含む範囲において、前記第1のレーザー光を、前記ガラスと前記湾曲面との離隔の程度に応じて入熱量を違えながら前記ガラスに対して走査しつつ照射し、前記ガラスに前記湾曲面に沿った前記軟化領域を形成することによって、前記ガラスを前記湾曲面に沿って湾曲させる、ことを特徴とする。
The invention of
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第1のレーザー光の走査を前記第1のレーザー光の光路に配置したガルバノスキャナーにより行う、ことを特徴とする。
The invention of
請求項5の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第1のレーザー光の走査を、前記ガラスを配置したステージを移動させることにより行う、ことを特徴とする。 A fifth aspect of the present invention is the glass bending method according to any one of the first to third aspects, wherein the scanning of the first laser light is performed by moving a stage on which the glass is arranged. It is characterized by doing.
請求項6の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第1のレーザー光の走査を、ガルバノスキャナーと、前記ガラスを配置したステージの移動との組み合わせにより行う、ことを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the glass bending method according to any one of the first to third aspects, wherein the scanning of the first laser beam is performed by a galvano scanner and a stage on which the glass is arranged. It is characterized in that it is performed in combination with movement.
請求項7の発明は、請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第1のレーザー光の光路の途中に、焦点移動用レンズと、集光レンズとを配置し、前記焦点移動用レンズを前記光路において前記第1のレーザー光の光源から前記集光レンズに向かう方向において進退自在とし、前記ガラスにおける前記第1のレーザー光の照射位置に応じて前記焦点移動用レンズを移動させることにより、前記照射位置によらず前記第1のレーザー光の焦点を前記ガラスの表面に位置させる、ことを特徴とする。
The invention of claim 7 is the method for bending glass according to any one of
請求項8の発明は、請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第1のレーザー光の光路にビームエキスパンダーを設け、前記ビームエキスパンダーにより前記ガラスにおける照射位置に応じて前記第1のレーザー光のビーム径を変化させる、ことを特徴とする。
The invention of
請求項9の発明は、請求項8に記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記ビームエキスパンダーによってビーム径が調整された前記第1のレーザー光を非球面シリンドリカルレンズに入射させ、これによって前記非球面シリンドリカルレンズから出射されるライン状のレーザー光を前記ガラスの前記加工対象部分に照射する、ことを特徴とする。
The invention of claim 9 is the method for bending glass according to
請求項10の発明は、請求項1ないし請求項9のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第1のレーザー光が中赤外レーザー光である、ことを特徴とする。
The invention of
請求項11の発明は、請求項1ないし請求項10のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記ガラスの表面において吸収されるものの前記ガラスの内部に透過しない第2のレーザー光を前記第1のレーザー光の照射と同時に前記ガラスに照射する、ことを特徴とする。
The invention of claim 11 is the method for bending glass according to any one of
請求項12の発明は、請求項11に記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第2のレーザー光の照射位置を前記第1のレーザー光の照射位置と一致させる、ことを特徴とする。
The invention of
請求項13の発明は、請求項12に記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第2のレーザー光を前記第1のレーザー光と合成させたうえで前記ガラスに照射する、ことを特徴とする。
The invention of claim 13 is the method for bending glass according to
請求項14の発明は、請求項13に記載のガラスの曲げ加工方法であって、可視光である第3のレーザー光を前記第1のレーザー光と前記第2のレーザー光にさらに合成させたうえで前記ガラスに照射する、ことを特徴とする。
The invention of
請求項15の発明は、請求項11ないし請求項14のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第2のレーザー光がCO2レーザー光である、ことを特徴とする。 The invention of claim 15 is the method for bending glass according to any one of claims 11 to 14, wherein the second laser light is CO 2 laser light.
請求項16の発明は、請求項1または請求項2に記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第1のレーザー光を照射する前に前記ガラスの少なくとも前記加工対象部分をあらかじめ加熱しておく、ことを特徴とする。
The invention of
請求項17の発明は、請求項3に記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記金型を加熱することによって前記ガラスを加熱した状態で、前記ガラスに前記第1のレーザー光を照射する、ことを特徴とする。
The invention of claim 17 is the method for bending glass according to
請求項18の発明は、請求項5または請求項6に記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記ステージを加熱することによって前記ガラスを加熱した状態で、前記ガラスに前記第1のレーザー光を照射する、ことを特徴とする。
The invention of
請求項19の発明は、ガラスに曲げ加工を行う加工装置であって、ガラスの内部において吸収される第1のレーザー光を出射する第1の光源と、前記ガラスが配置される配置箇所と、前記第1の光源から出射された前記第1のレーザー光を前記ガラスに照射する第1の光学系と、前記加工装置の各部の動作を制御する制御手段と、を備え、前記第1のレーザー光をあらかじめ定められた前記ガラスの加工対象部分に照射し、前記加工対象部分を前記ガラスの軟化点以上の温度に加熱して軟化領域とすることによって、前記ガラスを折曲または湾曲させる、ことを特徴とする。 The invention of claim 19 is a processing device for bending glass, wherein a first light source that emits a first laser beam absorbed inside the glass, a location where the glass is disposed, The first laser includes: a first optical system that irradiates the glass with the first laser light emitted from the first light source; and a control unit that controls the operation of each unit of the processing apparatus. Irradiating light on a predetermined processing target portion of the glass, and heating or bending the processing target portion to a temperature equal to or higher than the softening point of the glass to form a softened region, thereby bending or bending the glass. Is characterized by.
請求項20の発明は、請求項19に記載の加工装置であって、前記ガラスに照射した前記第1のレーザー光に前記ガラスを走査させる走査手段をさらに備え、前記加工対象部分が線状に定められてなり、前記ガラスにおいて前記加工対象部分を挟んだ一方側を第1の部分とし、他方側を第2の部分とするときに、前記第1のレーザー光を前記走査手段によって前記加工対象部分に沿って走査しつつ照射することにより、前記ガラスを前記軟化領域のところで折曲させて前記第2の部分が前記第1の部分に対して所定の角度をなすように、曲げ加工を行う、ことを特徴とする。
The invention of
請求項21の発明は、請求項19に記載の加工装置であって、前記ガラスに照射した前記第1のレーザー光に前記ガラスを走査させる走査手段と、上面が湾曲面となっている金型と、をさらに備え、前記金型の前記湾曲面の上に前記ガラスを載置した状態で、前記ガラスと前記湾曲面とが離隔している部分の少なくとも一部を含む範囲において、前記第1のレーザー光を、前記ガラスと前記湾曲面との離隔の程度に応じて入熱量を違えながら前記走査手段によって前記ガラスに対して走査しつつ照射し、前記ガラスに前記湾曲面に沿った前記軟化領域を形成することによって、前記ガラスを前記湾曲面に沿って湾曲させる、ことを特徴とする。 A twenty-first aspect of the present invention is the processing apparatus according to the nineteenth aspect, wherein a scanning unit that causes the first laser beam with which the glass is irradiated to scan the glass, and a die having a curved upper surface. Further comprising, in a state in which the glass is placed on the curved surface of the mold, in the range including at least a part of the portion where the glass and the curved surface are separated, Irradiating the laser beam while scanning the glass by the scanning means while varying the heat input according to the degree of separation between the glass and the curved surface, and softening the glass along the curved surface. By forming a region, the glass is curved along the curved surface.
請求項22の発明は、請求項20または請求項21に記載の加工装置であって、前記第1の光学系が前記第1のレーザー光の光路に配置されたガルバノスキャナーを含み、前記ガルバノスキャナーが前記走査手段を構成する、ことを特徴とする。
The invention of
請求項23の発明は、請求項20または請求項21に記載の加工装置であって、前記ガラスが配置されるステージをさらに備え、前記ステージに前記ガラスが配置され、前記第1のレーザー光が前記ガラスに対し照射された状態で、前記ステージが移動することによって、前記走査手段が実現される、ことを特徴とする。 The invention of claim 23 is the processing apparatus according to claim 20 or claim 21, further comprising a stage on which the glass is disposed, the glass is disposed on the stage, and the first laser light is The scanning unit is realized by moving the stage in a state where the glass is irradiated.
請求項24の発明は、請求項20または請求項21に記載の加工装置であって、前記第1の光学系が前記第1のレーザー光の光路に配置されたガルバノスキャナーを含み、前記ガラスが配置されるステージをさらに備え、前記走査手段が、前記ガルバノスキャナーと、前記第1のレーザー光が照射される際の前記ガラスを配置したステージの移動との組み合わせからなる、ことを特徴とする。
The invention of
請求項25の発明は、請求項19ないし請求項24のいずれかに記載の加工装置であって、前記第1の光学系が、前記第1のレーザー光の光路の途中に配置された焦点移動用レンズと、集光レンズと、をさらに含み、前記焦点移動用レンズは前記光路において前記第1のレーザー光の光源から前記集光レンズに向かう方向において進退自在に設けられてなり、前記ガラスにおける前記第1のレーザー光の照射位置に応じて前記焦点移動用レンズを移動させることにより、前記照射位置によらず前記第1のレーザー光の焦点を前記ガラスの表面に位置させる、ことを特徴とする。 A twenty-fifth aspect of the present invention is the processing apparatus according to any one of the nineteenth to twenty-fourth aspects, wherein the first optical system has a focal point movement arranged in the optical path of the first laser beam. And a condenser lens, wherein the focus moving lens is provided so as to be movable back and forth in a direction from the light source of the first laser light toward the condenser lens in the optical path. The focus of the first laser light is positioned on the surface of the glass regardless of the irradiation position by moving the focus moving lens according to the irradiation position of the first laser light. To do.
請求項26の発明は、請求項19ないし請求項25のいずれかに記載の加工装置であって、前記第1の光学系が、前記第1のレーザー光の光路に配置されたビームエキスパンダーをさらに含み、前記ビームエキスパンダーが、前記第1のレーザー光のビーム径を前記ガラスにおける照射位置に応じて変化させる、ことを特徴とする。 The invention of claim 26 is the processing apparatus according to any one of claims 19 to 25, further comprising a beam expander in which the first optical system is arranged in an optical path of the first laser light. It is characterized in that the beam expander changes the beam diameter of the first laser light according to an irradiation position on the glass.
請求項27の発明は、請求項26に記載の加工装置であって、前記第1の光学系が、前記第1のレーザー光の光路に非球面シリンドリカルレンズをさらに備え、前記非球面シリンドリカルレンズは、前記ビームエキスパンダーよってビーム径が調整されたうえで入射した前記第1のレーザー光を、ライン状のレーザー光に変換して出射する、前記ガラスの前記加工対象部分に照射する、ことを特徴とする。 The invention of claim 27 is the processing apparatus according to claim 26, wherein the first optical system further includes an aspherical cylindrical lens in the optical path of the first laser light, and the aspherical cylindrical lens is And converting the first laser light, which is incident after the beam diameter is adjusted by the beam expander, into linear laser light and emits the laser light, and irradiates the processing target portion of the glass. To do.
請求項28の発明は、請求項19ないし請求項27のいずれかに記載の加工装置であって、前記第1のレーザー光が中赤外レーザー光である、ことを特徴とする。 The invention of claim 28 is the processing apparatus according to any one of claims 19 to 27, wherein the first laser beam is a mid-infrared laser beam.
請求項29の発明は、請求項19ないし請求項28のいずれかに記載の加工装置であって、前記ガラスの表面において吸収されるものの前記ガラスの内部に透過しない第2のレーザー光を出射する第2の光源と、前記第2の光源から出射された前記第2のレーザー光を前記ガラスに照射する第2の光学系と、をさらに備え、前記第2のレーザー光を前記第1のレーザー光の照射と同時に前記ガラスに照射する、ことを特徴とする。 The invention of claim 29 is the processing apparatus according to any one of claims 19 to 28, which emits a second laser beam that is absorbed by the surface of the glass but does not pass through the inside of the glass. A second light source and a second optical system for irradiating the glass with the second laser light emitted from the second light source are further provided, and the second laser light is used for the first laser. The glass is irradiated simultaneously with the irradiation of light.
請求項30の発明は、請求項29に記載の加工装置であって、前記第2のレーザー光の照射位置を前記第1のレーザー光の照射位置と一致させる、ことを特徴とする。 The invention of claim 30 is the processing apparatus according to claim 29, characterized in that the irradiation position of the second laser light is matched with the irradiation position of the first laser light.
請求項31の発明は、請求項30に記載の加工装置であって、前記第2のレーザー光を前記第1のレーザー光と合成させたうえで前記ガラスに照射する、ことを特徴とする。 A thirty-first aspect of the present invention is the processing apparatus according to the thirtieth aspect, wherein the second laser light is combined with the first laser light and then the glass is irradiated.
請求項32の発明は、請求項29ないし請求項31のいずれかに記載の加工装置であっって、可視光である第3のレーザー光を出射する第3の光源をさらに備え、前記第3のレーザー光を前記第1のレーザー光と前記第2のレーザー光にさらに合成させたうえで前記ガラスに照射する、ことを特徴とする。 The invention of claim 32 is the processing apparatus according to any one of claims 29 to 31, further comprising a third light source that emits a third laser beam that is visible light, The first laser light and the second laser light are further combined with each other, and then the glass is irradiated.
請求項33の発明は、請求項29ないし請求項32のいずれかに記載の加工装置であって、前記第2のレーザー光がCO2レーザー光である、ことを特徴とする。 The invention of claim 33 is the processing apparatus according to any one of claims 29 to 32, wherein the second laser light is CO 2 laser light.
請求項34の発明は、請求項19または請求項20に記載の加工装置であって、前記ガラスを加熱するガラス加熱手段をさらに備え、前記第1のレーザー光を照射する前に、前記ガラス加熱手段によって前記ガラスの少なくとも前記加工対象部分をあらかじめ加熱する、ことを特徴とする。
The invention of claim 34 is the processing apparatus according to claim 19 or
請求項35の発明は、請求項21に記載の加工装置であって、前記金型を加熱する金型加熱手段をさらに備え、前記金型加熱手段によって前記金型を加熱することにより前記ガラスを加熱した状態で、前記ガラスに前記第1のレーザー光を照射する、ことを特徴とする。 A thirty-fifth aspect of the present invention is the processing apparatus according to the twenty-first aspect, further comprising a die heating means for heating the die, wherein the die heating means heats the die to heat the glass. The glass is irradiated with the first laser light in a heated state.
請求項36の発明は、請求項23または24に記載の加工装置であって、前記ステージを加熱するステージ加熱手段をさらに備え、前記ステージ加熱手段によって前記ステージを加熱することにより前記ガラスを加熱した状態で、前記ガラスに前記第1のレーザー光を照射する、ことを特徴とする。 The invention of claim 36 is the processing apparatus according to claim 23 or 24, further comprising stage heating means for heating the stage, wherein the stage is heated by the stage heating means to heat the glass. In this state, the glass is irradiated with the first laser light.
請求項1ないし請求項36の発明によれば、金型によるプレスによってガラスを曲げる場合に比して短時間で、かつ不要な入熱をすることなく、ガラスを所望の形状に折曲または湾曲させることが出来る。
According to the invention of
特に、請求項2および請求項20の発明によれば、あらかじめ定めた加工対象部分のみを加熱して軟化領域とすることで、ガラスを加工対象部分にて折曲させることができるので、短時間でかつ加工対象部分以外に入熱をすることなく、ガラスを折曲することが出来る。
In particular, according to the inventions of
特に、請求項3および請求項21の発明によれば、ガラスの加熱温度そのものを従来のプレス加工に比して低くすることができるので、金型の温度についても、ガラスの軟化点よりも低く抑えることができる。それゆえ、金型の長寿命化が図れる。
In particular, according to the inventions of
特に、請求項4および請求項22の発明によれば、ガルバノスキャナーを用いた自由度の高い走査が行えるので、照射時間(走査速度)や第1のレーザー光のビーム重なり量をガラスの場所毎に自由に違えることが可能となる。結果として、場所毎に入熱量を違えることにより、曲げ加工に際してガラスにおける温度分布をコントロールすることができ、それゆえ、ガラスの曲げ形状をコントロールすることができる。
In particular, according to the inventions of
特に、請求項5および請求項23の発明によれば、ガルバノスキャナーにより走査する婆に比して、広範囲の走査が可能となる。 In particular, according to the inventions of claims 5 and 23, it is possible to perform scanning over a wide range compared to the case of scanning with a galvano scanner.
特に、請求項6および請求項24の発明によれば、広範囲の走査を高速に行うことが可能となる。
In particular, according to the inventions of
特に、請求項7および請求項25の発明によれば、加工位置によらず入熱量を一定にすることができる。 Particularly, according to the inventions of claims 7 and 25, the heat input amount can be made constant regardless of the processing position.
特に、請求項9および請求項27の発明によれば、ガラスの面内方向における入熱量の分布をコントロールしつつガラスを加熱することが可能となる。 In particular, according to the inventions of claims 9 and 27, it becomes possible to heat the glass while controlling the distribution of the amount of heat input in the in-plane direction of the glass.
特に、請求項12および請求項30の発明によれば、厚み方向における入熱量の分布をコントロールしつつガラスを加熱することが可能となる。 In particular, according to the twelfth and thirtieth inventions, it becomes possible to heat the glass while controlling the distribution of the heat input in the thickness direction.
特に、請求項14および請求項32の発明によれば、加工位置を容易に視認することができる。
Particularly, according to the inventions of
特に、請求項16ないし請求項18および請求項31ないし請求項36の発明によれば、曲げ加工に要する時間が短縮される。
Particularly, according to the inventions of
<加工の概要>
図1は、一般的に広く使用されるガラス種であるソーダライムガラスの透過スペクトルと反射スペクトルとを示す図である。なお、ガラスの厚みは0.7mmとしている。図1によれば、中赤外レーザーの発光波長域である3μm〜5μmの波長範囲においては、反射率は10%程度と低い一方で、透過率は70%程度となっている。このことは、中赤外レーザーがソーダライムガラスに照射された場合、内部での吸収が起こり、これによってガラスが局所的にあるいは全体的に加熱されることを意味する。なお、透過率は6μm以上でほぼゼロである。また、反射率は、CO2レーザーの発光波長域に含まれる10μm近辺にピークを有し、21μm近辺においてもブロードなピークが存在する。
<Outline of processing>
FIG. 1 is a diagram showing a transmission spectrum and a reflection spectrum of soda lime glass, which is a generally widely used glass type. The thickness of the glass is 0.7 mm. According to FIG. 1, in the wavelength range of 3 μm to 5 μm, which is the emission wavelength range of the mid-infrared laser, the reflectance is as low as about 10%, while the transmittance is about 70%. This means that when the soda-lime glass is irradiated with the mid-infrared laser, internal absorption occurs, which locally or entirely heats the glass. The transmittance is almost zero at 6 μm or more. Further, the reflectance has a peak in the vicinity of 10 μm included in the emission wavelength range of the CO 2 laser, and a broad peak also exists in the vicinity of 21 μm.
本実施の形態においては、このことを利用して、中赤外レーザーを照射することによりガラスの曲げ加工を行う。以下、中赤外レーザーのことを単にレーザーまたはレーザー光とも称する。なお、図1からわかるように、CO2レーザーは表面においては吸収されるものの、内部には透過しない。それゆえ、ガラスの曲げ加工においては、CO2レーザーの単独での使用は適さない。 In the present embodiment, utilizing this fact, the glass is bent by irradiating a mid-infrared laser. Hereinafter, the mid-infrared laser is also simply referred to as laser or laser light. As can be seen from FIG. 1, the CO 2 laser is absorbed on the surface but does not penetrate inside. Therefore, the use of the CO 2 laser alone is not suitable for bending glass.
図2および図3は、本実施の形態において行う曲げ加工の代表的な態様(第1の加工態様および第2の加工態様)について、概略的に示す図である。 FIG. 2 and FIG. 3 are diagrams schematically showing typical modes (first processing mode and second processing mode) of bending performed in the present embodiment.
(第1の加工態様)
図2は、板状のガラス1をあらかじめ定めた折曲予定位置Pに沿って折り曲げる加工を行う場合を示している。以下、係る加工態様を第1の加工態様と称する。折曲予定位置Pが第1の加工態様における加工対象部分となる。なお、図2に示す場合においては、折曲予定位置Pは図面に垂直な方向に線状に延在するよう定められてなり、かつ、ガラス1において折曲予定位置Pを挟んだ一方側である第1の部分1aに対し、他方側である第2の部分1bが所定の角度をなすように、曲げ加工を行うものとする。
(First processing mode)
FIG. 2 shows the case where the plate-shaped
係る場合、図2(a)に示すように、ガラス1は、少なくとも折曲予定位置Pと第2の部分1bとを水平方向に突出させる態様にて、保持手段2により水平に保持される。なお、水平面内における保持手段2と折曲予定位置Pとの間隔は、ガラス1の厚みや材質、所望される折曲の程度などによって、適宜に定められてよい。
In such a case, as shown in FIG. 2A, the
なお、図2においては図示の簡単のため、ガラス1を保持手段2にて保持する様子を、第1の部分1aを上面が平坦な保持手段2に載置する態様にて示しているが、実際には、保持手段2によるガラス1の保持は、吸引、把持、挟持、接着、螺合、嵌合など、種々の態様が採用されてよく、保持手段2もそれらの保持態様に応じた形態および構成を有していてよい。
Note that, in FIG. 2, for simplification of the drawing, the manner in which the
そして、このようにガラス1が保持手段2に水平に保持された状態で、折曲予定位置Pに対し上方からレーザー光LBを照射する。より具体的には、あらかじめ種々の照射条件(ビーム径、ビーム形状、強度、走査速度、往復回数など)が好適に設定されることで、ガラス1における被照射領域をガラス軟化点以上に加熱可能とされたレーザー光LBを、所定の光源から出射させ、適宜に構成された光学系のもと、図面に垂直な方向に延在する折曲予定位置Pに沿って走査しつつ照射する。
Then, with the
すると、照射されたレーザー光LBの一部が折曲予定位置Pにおいてガラス1の内部に吸収されることで、図2(b)に示すように、折曲予定位置Pに沿って、ガラス軟化点以上に加熱された軟化領域REが形成される。軟化領域REは周囲よりも強度が弱いので、保持手段2によって保持されていないガラス1の第2の部分1bは、自重および/またはガラス1内に生じる内部応力の作用により、図2(c)において矢印AR1にて示すように、水平方向から下方に向けて折れ曲がる。換言すれば、ガラス1は軟化領域REのところで折曲される。折れ曲がりの程度は、ガラス1の材質や厚みに応じて照射条件を違えることにより、調整が可能である。あるいは、軟化領域REが形成された状態において外力を作用させ、曲げの程度を調整する態様であってもよい。
Then, a part of the irradiated laser beam LB is absorbed inside the
軟化領域REの形成に要する時間は、数秒から数十秒程度であり、金型によるプレスに際してガラスを加熱するのに数百秒程度を要するのに比して十分に短い。また、所望の折曲が実現されてレーザー光LBの照射を終えると、軟化領域REの温度は速やかに低下する。また、軟化領域RE以外への入熱はほとんど生じない。 The time required to form the softened region RE is about several seconds to several tens of seconds, which is sufficiently short as compared with about several hundred seconds required to heat the glass during pressing with the mold. Further, when the desired bending is realized and the irradiation of the laser beam LB is finished, the temperature of the softened region RE is rapidly lowered. Further, heat input to areas other than the softened region RE hardly occurs.
すなわち、第1の加工態様によれば、短時間でかつ不要な入熱をすることなく、ガラス1を折曲予定位置Pに沿って所望の程度に折曲することが出来る。
That is, according to the first processing mode, the
なお、第1の加工態様における加工対象となるガラス1は、板状のものには限られず、棒状のものであってもよい。また、下方からレーザー光LBを照射することにより、ガラス1を上方に折曲させることも可能である。
The
また、レーザー光LBの照射に先立ち、少なくとも折曲予定位置Pを含む部分をあらかじめ所定の加熱手段によって加熱(予熱)しておく態様であってもよい。係る場合、曲げ加工に要する時間が短縮され、また、曲げ加工時のガラスの割れ(破壊)が発生しにくくなる。 Further, before irradiation with the laser beam LB, at least a portion including the planned bending position P may be heated (preheated) by a predetermined heating unit in advance. In such a case, the time required for the bending process is shortened, and the glass is hardly cracked (broken) during the bending process.
(第2の加工態様)
図3は、板状のガラス1をあらかじめ用意した金型3に沿って湾曲させる加工を行う場合を示している。以下、係る加工態様を第2の加工態様と称する。係る第2の加工態様においては、湾曲対象範囲全体が本態様における加工対象部分となる。なお、図3に示す場合においては、金型3の上面は図面に平行な面内において上に凸に湾曲する湾曲面3aとなっており、同一の湾曲態様にて図面に垂直な方向に延在しているものとする。そして、ガラス1が全体として湾曲面3aに沿って湾曲するように、曲げ加工を行うものとする。
(Second processing mode)
FIG. 3 shows a case where the plate-shaped
係る場合、図3(a)に示すように、ガラス1は、金型3の湾曲面3a上に載置される。その際、ガラス1は、位置ずれを起こさぬよう、図示を省略する保持手段にて適宜に保持されてよい。より詳細には、ガラス1は、図面視左右方向における中心位置1cにおいては金型3と接する一方で端部1eにおいては離隔するように、載置される。係る場合、端部1eに近いほど、ガラス1を大きく湾曲させる必要があることになる。
In this case, the
そして、このように金型3上に載置されたガラス1に対し、上方からレーザー光LBを図面に垂直な方向に走査しつつ照射する。具体的には、図3(b)において矢印AR2にて示すように、走査位置を中心位置1cと端部1eの間で順次に違えつつ、図面に垂直な方向に沿ったレーザー光LBによる走査を行う。すなわち、図面に垂直な方向に沿った互いに平行な複数箇所における走査を行うようにする。なお、図3(b)においては中心位置1cから離隔した範囲でのみレーザー光LBの照射がなされているが、実際の走査範囲は金型3の湾曲面3aの形状や、ガラスの材質、厚みなどに応じて適宜に定められてよい。
Then, the
第1の加工態様と同様、レーザー光LBの種々の照射条件を好適に設定したうえで所定の光源から出射させ、適宜に構成された光学系のもと、ガラスに照射することで、それぞれの照射位置においてガラス軟化点以上に加熱された軟化領域REを形成させることができる。しかもその際、中心位置1cから端部1eに向かうほど、ガラス1が大きく湾曲するよう、個々の走査の際のレーザー光LBの照射条件を違えることによりガラス1と湾曲面3aとの離隔の程度に応じて入熱量を違えることで、ガラス1を湾曲面3aに沿って湾曲させることが可能となる。なお、ガラス1と湾曲面3aとの離隔の程度に応じた入熱量の調整は、例えば、離隔の程度が大きい箇所ほど、レーザー光LBの強度を大きくすることや、照射の繰り返し回数を増やすことや、走査速度を落とすことなどによって実現される。
Similar to the first processing mode, various irradiation conditions of the laser beam LB are appropriately set, emitted from a predetermined light source, and the glass is irradiated under an appropriately configured optical system, thereby It is possible to form the softened region RE heated at the irradiation position above the glass softening point. Moreover, at that time, the degree of separation between the
中心位置1cの図面視左側においても同様の走査を行うようにすれば、最終的には、図3(c)に示すように、ガラス1全体が湾曲面3aに沿って湾曲することになる。
If the same scanning is performed on the left side of the
なお、図3に示す場合においては、金型3の湾曲形状は図面に垂直な方向において一様であるが、当該方向において場所により湾曲形状が異なるような場合、つまりは湾曲形状が三次元的な場合は、例えば、図面に垂直な方向における走査の途中において、湾曲形状に応じて照射条件を違えるようにするなどの態様により、係る金型3の湾曲形状に応じてガラス1を湾曲させることが可能である。
In the case shown in FIG. 3, the curved shape of the
係る第2の加工態様の場合、金型3が高温のガラス1と接触する時間は従来のプレス加工に比して短い。また、ガラス1の加熱温度そのものを従来のプレス加工に比して低くすることができるので、金型3の温度についても、仮に湾曲の容易のために加熱する場合であっても、ガラスの軟化点よりも低く抑えることができる。よって、第2の加工態様によれば、金型3の長寿命化が図れる。
In the case of the second processing mode, the time for which the
なお、第2の加工態様において用いる金型3は、湾曲面3a上に凸に湾曲しているものに限られず、下に凸に湾曲するものであってもよく、両者が併存するものであってもよい。後者の場合、波形状のガラス1が得られることになる。
The
また、レーザー光LBの照射に先立ち、あるいはさらに、レーザー光LBを照射している間、金型3を所定の金型加熱手段によって加熱する態様であってもよい。係る場合、曲げ加工に要する時間が短縮され、また、曲げ加工時のガラスの割れ(破壊)が発生しにくくなる。
In addition, the
<加工装置>
以下、上述した第1および/または第2の加工態様によるガラス1の加工を実現可能な加工装置について説明する。
<Processing equipment>
Hereinafter, a processing apparatus capable of processing the
上述した第1および/または第2の加工態様の実現には、少なくとも、レーザー光LB(中赤外レーザー)を出射可能な光源と、レーザー光LBを所望の位置にて照射しかつ所望の方向に走査させるための構成が必要である。また、加工に際してガラスを位置決めするための構成や、姿勢を調整したりするための構成も適宜設けられるのが好ましい。 In order to realize the above-described first and/or second processing mode, at least a light source capable of emitting a laser beam LB (mid-infrared laser), a laser beam LB at a desired position, and a desired direction. It is necessary to have a structure for making the scanning. Further, it is preferable that a structure for positioning the glass and a structure for adjusting the posture are appropriately provided during processing.
以下においては、主としてレーザー光LBの照射および走査に関わる構成が相異なる、加工装置の種々の構成例について、順次に説明する。 In the following, various structural examples of the processing apparatus, which mainly have different structures related to irradiation and scanning of the laser beam LB, will be sequentially described.
(第1の構成例)
図4は、第1の構成例に係る加工装置100について模式的に示す図である。加工装置100は、基台100bに配設されたレーザー光LBの光源101と、2つのガルバノミラー111および112からなるガルバノスキャナー110と、装置の各部の動作を制御するコントローラ100cとを主として備える。ガルバノミラー111および112は、互いに直交する相異なる2つの方向をそれぞれの揺動軸として揺動自在に設けられてなる。また、加工装置100は、第1の加工態様による曲げ加工を想定し、ガラス1を保持手段2にて保持し、所定の配置箇所に配置するようになっている。なお、好ましくは、加工装置100は、ガラス1の配置位置を定めるための位置決め機構(図示せず)を備える(以降の構成例においても同様)。
(First configuration example)
FIG. 4 is a diagram schematically showing the
図4に示す場合においては、光源101は水平面内のある方向にレーザー光LBを出射するように設けられてなり、ガルバノミラー111は鉛直方向に沿った揺動軸周りにΔθ1なる角度範囲にて揺動自在に設けられてなり、ガルバノミラー112は、水平面内において光源101からのレーザー光LBの出射方向に直交する方向に沿った揺動軸周りにΔθ2なる角度範囲にて揺動自在に設けられてなる。そして、光源101から出射されたレーザー光LBは、ガルバノミラー111にていったん反射された後、続いてガルバノミラー112によって反射されて、保持手段2に保持されたガラス1に照射されるようになっている。ガルバノミラー111および/または112を所定の条件に基づき揺動させることにより、ガラス1に対し照射されるレーザー光LBによる、水平面内における走査が行えるようになっている。
In the case shown in FIG. 4, the
なお、光源101からガルバノミラー111に至る光路の途中位置に、図示しない集光レンズを設け、光源101から出射されたレーザー光LBのビーム径を所定のサイズに調整する態様であってもよい(図8、図9参照)。
Note that a not-shown condenser lens may be provided at an intermediate position in the optical path from the
加工装置100においては、ガルバノスキャナー110を用いた高速スキャンにより、レーザー光LBの強度分布の影響を平均化したガラス1の加熱が可能となっている。それゆえ、加工装置100においては、ビームモードが必ずしも良好ではない高出力レーザーであっても、使用が可能となっている。
In the
また、加工装置100においては、ガルバノスキャナー110を用いた自由度の高い走査が行えるので、照射時間(走査速度)、レーザー光LBのビーム重なり量をガラス1の場所毎に自由に違えることが可能となっている。これはすなわち、場所毎に入熱量を違えることにより、曲げ加工に際してガラス1における温度分布をコントロールでき、それゆえ、ガラスの曲げ形状をコントロールできることを意味する。
Further, since the
(第2の構成例)
図5は、第2の構成例に係る加工装置200について模式的に示す図である。加工装置200は、加工装置100と同様に、基台200bに配設されたレーザー光LBの光源201と、2つのガルバノミラー211および212からなるガルバノスキャナー210と、装置の各部の動作を制御するコントローラ200cとを主として備える。ガルバノミラー211および212は、互いに直交する相異なる2つの方向をそれぞれの揺動軸として揺動自在に設けられてなる。
(Second configuration example)
FIG. 5 is a diagram schematically showing the
なお、加工装置100と同様、光源201からガルバノミラー211に至る光路の途中位置に、図示しない集光レンズを設け、光源201から出射されたレーザー光LBのビーム径を所定のサイズに調整する態様であってもよい。
As in the
一方で、加工装置200は、加工装置100とは異なり、第2の加工態様による曲げ加工を想定し、ガラス1を金型3にて載置し、図示しない所定の保持手段にて保持することにより、所定の配置箇所に配置するようになっている。そして、加工装置200は、第2の加工態様による曲げ加工をより好適に行えるよう、金型3を加熱するためのヒーター221をさらに備えている。
On the other hand, unlike the
係る加工装置200においても、加工装置100においてガルバノスキャナー110を用いる場合と同様、ガルバノスキャナー210を用いることにより、ガラス1に対し照射されるレーザー光LBによる、水平面内における走査が行えるようになっている。
In the
また、ヒーター221により金型3を加熱する場合の加熱温度は、上述したように、ガラス1の軟化点よりも低い温度で十分である。
Further, as described above, the heating temperature for heating the
なお、ヒーター221に代えて、あるいはこれに追加して、温風を吹き付けることによって金型3を加熱する、温風加熱手段が設けられる態様であってもよい(以降の構成例においても同様)。
Note that, instead of the
(第3の構成例)
図6は、第3の構成例に係る加工装置300について模式的に示す図である。加工装置300は、基台300bに配設されたレーザー光LBの光源301と、装置の各部の動作を制御するコントローラ300cとを備える点では、加工装置100および200と同様であるが、ガルバノスキャナーは設けられていない。
(Third configuration example)
FIG. 6 is a diagram schematically showing a
代わって、加工装置300は、レーザー光LBを反射してその照射方向を変更するミラー331と、ガラス1を水平面内の互いに直交する2方向に移動自在な第1ステージ341および第2ステージ342とを備える。
Instead, the
図6に示す場合においては、光源101は水平面内のある方向にレーザー光LBを出射するように設けられてなり、ミラー331は、係るレーザー光LBを鉛直下方に向けて反射するように設けられてなり、第1ステージ341はガラス1をx軸方向の所定範囲(Δx)にて移動自在に設けられてなり、第2ステージ342はガラス1をx軸方向と直交するy軸方向の所定範囲(Δy)にて移動自在に設けられてなる。なお、より具体的には、ガラス1は、第1の加工態様においては図示しない保持手段2により保持され、第2の加工態様においては図示しない金型3に載置された状態で、移動させられる。
In the case shown in FIG. 6, the
係る加工装置300においては、光源101から出射されたレーザー光LBは、ミラー331にて鉛直下方に反射されて、ガラス1に照射されるようになっている。そして、レーザー光LBが光源301から出射された状態で第1ステージ341および/または第2ステージ342を所定の条件に基づき移動させることにより、レーザー光LBによる、水平面内における走査(相対走査)が行えるようになっている。係る場合、ガルバノスキャナーを用いる場合に比して、広範囲の走査が可能となる。
In the
なお、加工装置300においても、光源301からミラー331に至る光路の途中位置に、図示しない集光レンズを設け、光源301から出射されたレーザー光LBのビーム径を所定のサイズに調整する態様であってもよい。
In the
また、図示しない所定のステージ加熱手段によって第1ステージ341および第2ステージ342が加熱可能とされてなり、これら第1ステージ341および第2ステージ342加熱することによりガラス1を加熱した状態で、ガラス1にレーザー光LBを照射する態様であってもよい(以降の構成例においても同様)。係る場合、曲げ加工に要する時間が短縮され、また、曲げ加工時のガラスの割れ(破壊)が発生しにくくなる。
Further, the
また、加工装置100または200と、加工装置300の中間の構成として、1つのガルバノスキャナーと1つのステージとを備え、前者の揺動と後者の移動との組み合わせにより、レーザー光LBの走査を可能とするよう、加工装置が構成されてもよい。
Further, as an intermediate configuration of the
(第4の構成例)
図7は、第4の構成例に係る加工装置400について模式的に示す図である。加工装置400は、加工装置100および200と同様に、基台400bに配設されたレーザー光LBの光源401と、2つのガルバノミラー411および412からなるガルバノスキャナー410と、装置の各部の動作を制御するコントローラ400cとを備えるとともに、加工装置300と同様に、ガラス1を水平面内の互いに直交する2方向に移動自在な第1ステージ441および第2ステージ442とを備える。
(Fourth configuration example)
FIG. 7 is a diagram schematically showing a
図7に示す場合においては、光源401は水平面内のある方向にレーザー光LBを出射するように設けられてなり、ガルバノミラー411は鉛直方向に沿った揺動軸周りにΔθ1なる角度範囲にて揺動自在に設けられてなり、ガルバノミラー412は、水平面内において光源401からのレーザー光LBの出射方向に直交する方向に沿った揺動軸周りにΔθ2なる角度範囲にて揺動自在に設けられてなる。
In the case shown in FIG. 7, the
そして、光源401から出射されたレーザー光LBは、ガルバノミラー411にていったん反射された後、続いてガルバノミラー412によって反射されて、第1ステージ441および第2ステージ442上に配置されたガラス1に照射されるようになっている。そして、レーザー光LBが光源401から出射された状態でガルバノミラー411および/または412を所定の条件に基づき揺動させるとともに、第1ステージ441および/または第2ステージ442を所定の条件に基づき揺動させることにより、ガラス1に対し照射されるレーザー光LBによる、水平面内における走査が行えるようになっている。
Then, the laser light LB emitted from the
すなわち、係る加工装置400は、ステージを備えることによりレーザー光LBの走査範囲を大きくすることが出来るという効果と、ガルバノスキャナー410の具備による加工時間の短縮という効果とを併せ持っている。すなわち、広範囲の走査を高速で行うことが可能となっている。
That is, the
なお、加工装置400においても、光源401からガルバノミラー411に至る光路の途中位置に、図示しない集光レンズを設け、光源401から出射されたレーザー光LBのビーム径を所定のサイズに調整する態様であってもよい。
In the
(第5の構成例)
図8は、第5の構成例に係る加工装置500について模式的に示す図である。加工装置500は、加工装置200と同様に、基台500bに配設されたレーザー光LBの光源501と、2つのガルバノミラー511および512からなるガルバノスキャナー510と、金型3を加熱するためのヒーター521と、装置の各部の動作を制御するコントローラ500cとを主として備える。ガルバノミラー511および512は、互いに直交する相異なる2つの方向をそれぞれの揺動軸として揺動自在に設けられてなる。
(Fifth configuration example)
FIG. 8 is a diagram schematically showing a
なお、図8においては第2の加工態様による曲げ加工の実施を想定して加工装置500がヒーター521を備える場合を例示しているが、これは必須の態様ではなく、加工装置500は第1の加工態様による曲げ加工に用いられてもよい。
Although FIG. 8 exemplifies a case where the
また、加工装置500は、上述の構成要素に加え、光源501からガルバノミラー511に至るレーザー光LBの光路の途中位置に、焦点移動用レンズ551と、集光レンズ552とをこの順にさらに備える。なお、焦点移動用レンズ551にはレンズ移動機構551mが付設されてなり、係るレンズ移動機構551mが作動することにより、光源501から集光レンズ552に向かう方向において所定範囲(ΔL)で進退自在とされてなる。
In addition to the above-described components, the
図9は、焦点移動用レンズと集光レンズの役割について説明するための図である。なお、上述のように実際の加工装置においては2つのガルバノミラーが設けられるが、図9においては、説明の簡単のため、ガルバノミラーMgは1つであるとする。 FIG. 9 is a diagram for explaining the roles of the focus moving lens and the condenser lens. Although two galvanometer mirrors are provided in the actual processing apparatus as described above, it is assumed in FIG. 9 that there is only one galvanometer mirror Mg for simplicity of explanation.
まず、図9(a)は、レーザー光LBの光源とガルバノミラーMgとの間に集光レンズLcのみを備える場合の、ガラス1に対するレーザー光LBの照射の様子を示している。
First, FIG. 9A shows how the
係る場合、集光レンズLcにより収束させたレーザー光LBを揺動するガルバノミラーMgに入射すると、レーザー光LBの焦点(ビームスポット)Fの軌跡は、ガルバノミラーMgの揺動に応じて、円弧Cを描くことになる。このことはすなわち、ガルバノミラーMgがある姿勢のときに焦点Fがガラス1の表面に一致していたとしても、他の姿勢となったときには焦点Fがガラス1の表面からずれることを意味する。係る場合、ガラス1におけるレーザー光LBの照射位置(あるいはガルバノミラーMgの姿勢)によりレーザー光LBの集光スポット径に違いが生じ、結果として、照射位置によって入熱量が異なってしまうことになる。
In such a case, when the laser light LB converged by the condenser lens Lc is incident on the galvano-mirror Mg that oscillates, the locus of the focus (beam spot) F of the laser light LB is an arc according to the oscillation of the galvano-mirror Mg. You will draw C. This means that even if the focal point F coincides with the surface of the
これに対し、図9(b)に示すように、集光レンズLcの手前(光源側)に、所定範囲(ΔL)で進退自在な焦点移動用レンズLmを設けた場合、ガルバノミラーMgの揺動動作に焦点移動用レンズLmの移動動作を同期させることで、ガルバノミラーMgの姿勢によらずレーザー光LBの焦点Fをガラス1の表面に位置させることが可能となる。係る場合、ガラス1におけるレーザー光LBの照射位置によらず、レーザー光LBの集光スポット径を一定に保つことができる。
On the other hand, as shown in FIG. 9B, when the focus moving lens Lm that can move back and forth within a predetermined range (ΔL) is provided in front of the condenser lens Lc (on the light source side), the galvanometer mirror Mg swings. By synchronizing the moving operation of the focus moving lens Lm with the moving operation, the focus F of the laser light LB can be positioned on the surface of the
あるいは、曲げ加工の進行途中など、レーザー光LBのガラス1における被照射位置の高さが場所によって異なる場合には、いずれの場所においても集光スポット径が一定となるよう、焦点Fの高さ位置を意図的に違えることも可能である。
Alternatively, when the height of the irradiated position on the
図8に示す場合においては、このことに基づき、光源601から水平面内のある方向に出射されたレーザー光LBは、焦点移動用レンズ551および集光レンズ552を経たうえでガルバノミラー411さらにはガルバノミラー412に到達し、その後、ガラス1に照射されるようになっている。そして、ガルバノミラー511および512の揺動に応じて、レンズ移動機構551mが焦点移動用レンズ551を移動させることによって、ガラス1の曲げ加工に際し、加工位置によらず入熱量を一定にすることができるようになっている。
In the case shown in FIG. 8, based on this, the laser light LB emitted from the
なお、例えば加工装置100などのように、焦点移動用レンズ551と、集光レンズ552とを備えていない場合であっても、走査速度や走査ピッチを照射位置ごとに違えることで、入熱量をほぼ一定にすることは可能である。
Even when the
(第6の構成例)
図10は、第6の構成例に係る加工装置600について模式的に示す図である。加工装置600は、基台600bに配設されたレーザー光LBの光源601と、金型3を加熱するためのヒーター621と、レーザー光LBを反射してその照射方向を変更するミラー631と、装置の各部の動作を制御するコントローラ600cとを備える点では、加工装置300と同様であるが、ガラス1を移動させる機構としては、水平面内のある一の方向の所定範囲にて移動自在に設けられてなるステージ642のみが設けられており、当該方向に直交する方向にガラス1を移動させるステージは設けられていない。
(Sixth configuration example)
FIG. 10 is a diagram schematically showing a processing device 600 according to the sixth configuration example. The processing device 600 includes a
代わって、加工装置600は、光源601からミラー631に至るレーザー光LBの光路の途中位置に、ビームエキスパンダー661を備える。ビームエキスパンダー661は、光源601から出射されたレーザー光LBのビーム径を変化させることが可能なものである。さらには、ミラー631とステージ642上に配置されたガラス1との間に、非球面シリンドリカルレンズ671を備える。非球面シリンドリカルレンズ671は、光源601からガウシアンビームとして出射されるレーザー光LBを、ラインビームLBLに変換する機能を有する。
Instead, the processing device 600 includes a
なお、図10においては第2の加工態様による曲げ加工の実施を想定して加工装置600がヒーター621を備える場合を例示しているが、これは必須の態様ではなく、加工装置600は第1の加工態様による曲げ加工に用いられてもよい。
Note that, although FIG. 10 illustrates the case where the processing device 600 includes the
また、図10に示す場合においては、ステージ642の移動方向を加工装置300のステージ342の移動方向と同様にy軸方向であるとするとともに、ラインビームLBLの延在方向がx軸方向であり、当該方向に所定幅wを有するものとする。
In the case shown in FIG. 10, the moving direction of the
係る加工装置600においては、光源601から水平面内のある方向に出射されたレーザー光LBは、ビームエキスパンダー661を経たうえでミラー631にて鉛直下方に反射され、非球面シリンドリカルレンズ671に入射する。そして、非球面シリンドリカルレンズ671においては、入射したレーザー光LBが、x軸方向に所定幅wを有するラインビームLBLに変換されて、下方へと出射される。このラインビームLBLが、ガラス1に照射される。このとき、ステージ642を静止させたままであれば、x軸方向に沿ってライン状に加熱領域が形成され、ラインビームLBLの照射とともにステージ642を移動させることによって、y軸方向においてラインビームLBLによる走査を行えば、面状に加熱領域が形成される。
In the processing apparatus 600, the laser light LB emitted from the
係る場合においては、ビームエキスパンダー661によって非球面シリンドリカルレンズ671に入射するレーザー光LBのビーム径を代えることによって、ラインビームLBLの幅方向における強度分布を変化させることが可能である。例えば、ラインビームLBLの中央部分の強度を他より大きくしたり、小さくしたりすることができる。
In such a case, it is possible to change the intensity distribution in the width direction of the line beam LBL by changing the beam diameter of the laser light LB incident on the aspherical
また、非球面シリンドリカルレンズ671に入射するレーザー光LBを偏心させることで、ラインビームLBLの強度の幅方向における左右のバランスを違えることも可能である。
Further, by decentering the laser light LB incident on the aspherical
加工装置600を用いることで、ガラス1の曲げ加工に際し、ガラス1の面内方向における入熱量の分布をコントロールしつつガラス1を加熱することが可能となる。
By using the processing device 600, when the
なお、上述のようにステージ642を用いて照射位置を移動させことで、ラインビームLBLによる走査を行う構成に代え、一のガルバノミラーを設けてラインビームLBLを走査する態様であってもよい。
Note that, instead of the configuration in which the irradiation position is moved by using the
(第7の構成例)
図11は、第7の構成例に係る加工装置700について模式的に示す図である。加工装置700は概略、中赤外レーザーによるガラス1の内部の加熱に加えて、CO2レーザーによるガラス1の表面の加熱についても、重畳的に行えるようにしたものである。
(Seventh configuration example)
FIG. 11 is a diagram schematically showing a
加工装置700においては、CO2レーザーLB1を出射する第1の光源701が、中赤外レーザーLB2を出射する第2の光源702ともども基台700bに配設されてなる。加えて、照射位置確認用の可視光レーザー光LB3を出射する第3の光源703も、基台700bに配設されてなる。
In the
さらには、第2の光源702から出射される中赤外レーザー光LB2と第3の光源703から出射される可視光レーザー光LB3とを重畳(合成)するダイクロイックミラー781と、係るダイクロイックミラー781から出射された中赤外レーザー光LB2と可視光レーザー光LB3との重畳光を第1の光源701から出射されたCO2レーザー光LB1と重畳(合成)するダイクロイックミラー782も、基台700bに配設されてなる。
Furthermore, from the
加工装置700はさらに、加工装置200などと同様、2つのガルバノミラー711および712からなるガルバノスキャナー710と、金型3を加熱するためのヒーター721と、装置の各部の動作を制御するコントローラ700cとを備える。ガルバノミラー711および712は、互いに直交する相異なる2つの方向をそれぞれの揺動軸として揺動自在に設けられてなる。
Like the
なお、図11においては第2の加工態様による曲げ加工の実施を想定して加工装置700がヒーター721を備える場合を例示しているが、これは必須の態様ではなく、加工装置700は第1の加工態様による曲げ加工に用いられてもよい。
Note that, although FIG. 11 illustrates the case where the
図11に示す場合においてはさらに、第1の光源701からダイクロイックミラー782に至るCO2レーザー光LB1の光路の途中に、ビームエキスパンダー761が設けられ、CO2レーザー光LB1のビーム径を調整できるようになっている。
In the case shown in FIG. 11, a
一方、第2の光源702からダイクロイックミラー781に至る中赤外レーザー光LB2の光路の途中には、ビームエキスパンダー762と、レンズ移動機構751mが付設された焦点移動用レンズ751と、集光レンズ752とがこの順に設けられてなり、ビームエキスパンダー762を用いた中赤外レーザー光LB2のビーム径の調整と、焦点移動用レンズ751および集光レンズ752を用いた焦点Fの位置制御とが行えるようになっている。
On the other hand, in the middle of the optical path of the mid-infrared laser beam LB2 from the second
なお、図11においては、ビームエキスパンダー761からダイクロイックミラー782に至るCO2レーザー光LB1の光路がミラー731によって曲げられており、集光レンズ752からダイクロイックミラー782に至る中赤外レーザー光LB2の光路がミラー732によって曲げられているが、これらはともに図11における構成要素の配置の都合によるものであり、必須の態様ではない。
In FIG. 11, the optical path of the CO 2 laser light LB1 from the
図11に示す加工装置700においては、ビームエキスパンダー761によってビーム径が調整されたCO2レーザー光LB1と、ビームエキスパンダー762によってビーム径が調整されたうえで焦点移動用レンズ751および集光レンズ752によって焦点位置が調整される中赤外レーザーLB2とが、ダイクロイックミラー782にて重畳されたうえで、ガルバノミラー711さらにはガルバノミラー712によって反射されて、金型3上に載置されたガラス1に照射されるようになっている。
In the
そして、ガルバノミラー711および/または712を所定の条件に基づき揺動させることにより、CO2レーザー光LB1と中赤外レーザーLB2とによるガラス1の走査を、同時にかつ同一位置にて行えるようになっている。
By swinging the Galvano mirrors 711 and/or 712 based on a predetermined condition, the scanning of the
係る場合、CO2レーザー光LB1はガラス1の表面を選択的に加熱し、中赤外レーザーLB2はガラス1の表面から内部に至る範囲を加熱する。両者の照射強度を適宜に調整することで、ガラス1の曲げ加工に際し、厚み方向における入熱量の分布をコントロールしつつガラス1を加熱することが可能となる。
In this case, the CO 2 laser beam LB1 selectively heats the surface of the
あるいは、CO2レーザー光LB1と中赤外レーザーLB2の一方のみを、選択的に用いることも可能である。さらには、ガラス1の場所によって、CO2レーザー光LB1あるいは中赤外レーザーLB2の一方のみの照射と、両者の重畳光の照射とを、使い分ける態様であってもよい。
Alternatively, it is also possible to selectively use only one of the CO 2 laser beam LB1 and the mid-infrared laser LB2. Further, depending on the location of the
加えて、加工装置800においては、これらのCO2レーザー光LB1および中赤外レーザーLB2に対してさらに、第3の光源703から出射される可視光レーザー光LB3を重畳させ、両者の加工位置に可視光レーザー光LB3を照射することも可能となっている。これにより、加工位置を容易に視認することができる。
In addition, in the
(第8の構成例)
図12は、第8の構成例に係る加工装置800について模式的に示す図である。加工装置800は、中赤外レーザーによるガラス1の内部の加熱と、CO2レーザーによるガラス1の表面の加熱とを行えるよう構成されている点では、加工装置700と同様であるが、両者を独立に実施出来るよう構成されている点で、加工装置700とは相違する。
(Eighth configuration example)
FIG. 12 is a diagram schematically showing a
具体的には、加工装置800においては、加工装置700と同様、CO2レーザーLB1を出射する第1の光源801と、中赤外レーザーLB2を出射する第2の光源802とが、基台800bに配設されてなる。加工装置800はさらに、金型3を加熱するためのヒーター821と、装置の各部の動作を制御するコントローラ800cとを備える。
Specifically, in the
第1の光源801から出射されたCO2レーザー光LB1は、その光路途中に備わるビームエキスパンダー861によって、ビーム径が調整されるようになっている。また、第2の光源802から出射された中赤外レーザー光LB2の光路の途中には、ビームエキスパンダー862と、レンズ移動機構851mが付設された焦点移動用レンズ851と、集光レンズ852とがこの順に設けられてなり、ビームエキスパンダー862を用いた中赤外レーザー光LB2のビーム径の調整と、焦点移動用レンズ851および集光レンズ852を用いた焦点Fの位置制御とが行えるようになっている。
The beam diameter of the CO 2 laser light LB1 emitted from the first
ただし、ビームエキスパンダー861によって、ビーム径が調整されたCO2レーザー光LB1と、ビームエキスパンダー862を用いたビーム径の調整と、点移動用レンズ851および集光レンズ852を用いた焦点Fの位置制御とがなされた中赤外レーザー光LB2とは、ダイクロイックミラーによって重畳されることなく、それぞれに、ガルバノスキャナーによる走査の対象となる。
However, the CO 2 laser light LB1 whose beam diameter is adjusted by the
具体的には、加工装置800には、CO2レーザー光LB1による走査を行うためのガルバノスキャナー810Aと、中赤外レーザー光LB2による走査を行うためのガルバノスキャナー810Bとが設けられてなる。前者は、2つのガルバノミラー811および812からなり、後者は、2つのガルバノミラー813および814からなる。ガルバノミラー811および812は、互いに直交する相異なる2つの方向をそれぞれの揺動軸として揺動自在に設けられてなる。同様に、ガルバノミラー813および814も、互いに直交する相異なる2つの方向をそれぞれの揺動軸として揺動自在に設けられてなる。
Specifically, the
なお、図12においては、ビームエキスパンダー861からガルバノミラー811に至るCO2レーザー光LB1の光路がミラー831および832によって曲げられており、ビームエキスパンダー862からガルバノミラー811に至る中赤外レーザー光LB2の光路がミラー833、834によって曲げられているが、これらはともに図12における構成要素の配置の都合によるものであり、必須の態様ではない。
In FIG. 12, the optical path of the CO 2 laser light LB1 from the
図12に示す場合においては、第1の光源801は水平面内のある方向にCO2レーザー光LB1を出射するように設けられてなり、ガルバノミラー811は鉛直方向に沿った揺動軸周りにΔθ1なる角度範囲にて揺動自在に設けられてなり、ガルバノミラー812は、水平面内のある方向に沿った揺動軸周りにΔθ2なる角度範囲にて揺動自在に設けられてなる。そして、CO2レーザー光LB1が第1の光源801から出射された状態でガルバノミラー811および/または812を所定の条件に基づき揺動させることにより、ガラス1に対し、CO2レーザー光LB1による、水平面内における走査が行えるようになっている。
In the case shown in FIG. 12, the first
同様に、第2の光源802は水平面内のある方向に中赤外レーザー光LB2を出射するように設けられてなり、ガルバノミラー813は鉛直方向に沿った揺動軸周りにΔθ3なる角度範囲にて揺動自在に設けられてなり、ガルバノミラー814は、水平面内のある方向に沿った揺動軸周りにΔθ4なる角度範囲にて揺動自在に設けられてなる。そして、中赤外レーザー光LB2が第2の光源802から出射された状態でガルバノミラー813および/または814を所定の条件に基づき揺動させることにより、ガラス1に対し、中赤外レーザー光LB2による、水平面内における走査が行えるようになっている。
Similarly, the second
ガルバノスキャナー810Aとガルバノスキャナー810Bによる揺動を同期させた場合には、加工装置700と同様、CO2レーザー光LB1と中赤外レーザーLB2とによるガラス1の走査を、同時にかつ同一位置にて行える。一方、両者の照射位置を意図的に違え、相異なる位置において並行して加工を行うことも可能である。
When the swings by the
加工装置800によれば、加工位置および加工条件の自由度の高いガラス1の曲げ加工が可能となる。
According to the
<変形例>
図13は、曲げ加工におけるレーザー光の走査にガルバノスキャナーを用いる場合の変形例について説明するための図である。なお、上述のように実際の加工装置においては基本的に2軸走査のために2つのガルバノミラーが設けられるが、図13においては、説明の簡単のため、ガルバノミラーMgは1つであるとし、第2の加工態様の場合を例とする。
<Modification>
FIG. 13 is a diagram for explaining a modified example in which a galvano scanner is used for scanning laser light in bending. As described above, in the actual processing apparatus, basically two galvano mirrors are provided for biaxial scanning, but in FIG. 13, for simplicity of explanation, it is assumed that there is only one galvano mirror Mg. The case of the second processing mode is taken as an example.
係る場合、曲げ加工の進行によってガラス1が湾曲するほど、図13(a)に示すように、ガラス1の周辺部1sにおけるレーザー光LBの入射角αが大きくなる。それゆえ、反射による損失が多くなるとともに、ガルバノミラーMgから周辺部1sまでの距離d1がガルバノミラーMgから中心位置1cまでの距離d0に比して長くなるため、加工速度が低下し、最悪の場合、加工不能となることもあり得る。
In this case, as the
このような不具合を避けるための対応として、図13(b)において矢印AR3にて示すように、レーザー光LBの走査位置がガラス1の周辺部1sに近づくほど金型3を傾け、ガラス1に対するレーザー光LBの入射角αを低減させることが考えられる。しかしながら、実際の加工装置においてはこのような傾斜を少なくとも2軸方向において行う必要があり、これを実現するための機構は複雑なものとなる。また、加工時間の増大も懸念される。
As a countermeasure for avoiding such a problem, as shown by an arrow AR3 in FIG. 13B, the
そこで、別の対応として、図13(c)に示すように、鉛直面内に沿った反射面が金型3の方を向くように金型3の側方に配置した補助ミラーMaにより、ガルバノミラーMgから届くレーザー光LBをいったん反射させたうえで、金型3上のガラス1に照射することが考えられる。係る場合、ガルバノミラーMgの揺動状態を適宜に制御することで、ガラス1に対するレーザー光LBの入射角αをほぼ0°とすることが可能となる。
Therefore, as another measure, as shown in FIG. 13C, the auxiliary mirror Ma arranged on the side of the
なお、図13(c)においては図示の簡単のために、金型3の右側にのみ補助ミラーMaが示されているが、実際には、2軸方向における走査に応じて、少なくとも金型3の四方に補助ミラーMaを設けることになる。なお、走査態様によっては、2つの補助ミラーMaにおける2回の反射を経たうえでガラス1にレーザー光LBが照射されることもある。
Note that in FIG. 13C, the auxiliary mirror Ma is shown only on the right side of the
1 ガラス
2 保持手段
3 金型
100、200、300、400、500、600、700、800 加工装置
101、201、301、401、501、601 (レーザー光LBの)光源
110、210、410、510、710、810A、810B ガルバノスキャナー
111、112、211、212、411、412、511、512、711、712、811〜814、Mg ガルバノミラー
221、521、621、721、821 ヒーター
331、631、731、732、831〜834 ミラー
341、342、441、442、642 ステージ
551、751、851、Lm 焦点移動用レンズ
551m、751m、851m レンズ移動機構
552、752、852、Lc 集光レンズ
661、761、762、861、862 ビームエキスパンダー
671 非球面シリンドリカルレンズ
781、782 ダイクロイックミラー
F 焦点
LB レーザー光
LB1 CO2レーザー光
LB2 中赤外レーザー光
LB3 可視光レーザー光
LBL ラインビーム
Ma 補助ミラー
P 折曲予定位置
RE 軟化領域
1
Claims (36)
ガラスの内部において吸収される第1のレーザー光をあらかじめ定められた前記ガラスの加工対象部分に照射し、前記加工対象部分を前記ガラスの軟化点以上の温度に加熱して軟化領域とすることによって、前記ガラスを折曲または湾曲させる、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。 A method of bending glass,
By irradiating a predetermined processing target portion of the glass with the first laser light absorbed inside the glass, and heating the processing target portion to a temperature equal to or higher than the softening point of the glass to form a softened region. Bending or bending the glass,
A method for bending glass, which is characterized in that
前記加工対象部分が線状に定められてなり、
前記ガラスにおいて前記加工対象部分を挟んだ一方側を第1の部分とし、他方側を第2の部分とするときに、
前記第1のレーザー光を前記加工対象部分に沿って走査しつつ照射することにより、前記ガラスを前記軟化領域のところで折曲させて前記第2の部分が前記第1の部分に対して所定の角度をなすように、曲げ加工を行う、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。 The method for bending glass according to claim 1,
The processing target portion is defined in a linear shape,
When one side sandwiching the portion to be processed in the glass is a first portion and the other side is a second portion,
By irradiating the first laser light while scanning the portion to be processed, the glass is bent at the softened region, and the second portion has a predetermined length with respect to the first portion. Bend to make an angle,
A method for bending glass, which is characterized in that
上面が湾曲面となっている金型の上に前記ガラスを載置した状態で、前記ガラスと前記湾曲面とが離隔している部分の少なくとも一部を含む範囲において、前記第1のレーザー光を、前記ガラスと前記湾曲面との離隔の程度に応じて入熱量を違えながら前記ガラスに対して走査しつつ照射し、前記ガラスに前記湾曲面に沿った前記軟化領域を形成することによって、前記ガラスを前記湾曲面に沿って湾曲させる、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。 The method for bending glass according to claim 1,
In a state in which the glass is placed on a mold whose upper surface is a curved surface, the first laser light is included in a range including at least a part of a portion where the glass and the curved surface are separated from each other. The, while irradiating while scanning the glass while varying the amount of heat input according to the degree of separation between the glass and the curved surface, by forming the softened region along the curved surface in the glass, Bending the glass along the curved surface,
A method for bending glass, which is characterized in that
前記第1のレーザー光の走査を前記第1のレーザー光の光路に配置したガルバノスキャナーにより行う、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。 A method for bending glass according to any one of claims 1 to 3, comprising:
The scanning of the first laser light is performed by a galvano scanner arranged in the optical path of the first laser light.
A method for bending glass, which is characterized in that
前記第1のレーザー光の走査を、前記ガラスを配置したステージを移動させることにより行う、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。 A method for bending glass according to any one of claims 1 to 3, comprising:
The scanning of the first laser light is performed by moving the stage on which the glass is arranged,
A method for bending glass, which is characterized in that
前記第1のレーザー光の走査を、ガルバノスキャナーと、前記ガラスを配置したステージの移動との組み合わせにより行う、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。 A method for bending glass according to any one of claims 1 to 3, comprising:
The scanning of the first laser light is performed by a combination of a galvano scanner and movement of a stage on which the glass is arranged,
A method for bending glass, which is characterized in that
前記第1のレーザー光の光路の途中に、焦点移動用レンズと、集光レンズとを配置し、
前記焦点移動用レンズを前記光路において前記第1のレーザー光の光源から前記集光レンズに向かう方向において進退自在とし、
前記ガラスにおける前記第1のレーザー光の照射位置に応じて前記焦点移動用レンズを移動させることにより、前記照射位置によらず前記第1のレーザー光の焦点を前記ガラスの表面に位置させる、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。 A method for bending glass according to any one of claims 1 to 6, comprising:
A focus moving lens and a condenser lens are arranged in the optical path of the first laser light,
The focus moving lens is movable in the optical path in a direction from the light source of the first laser light toward the condenser lens,
By moving the focus moving lens according to the irradiation position of the first laser light on the glass, the focus of the first laser light is positioned on the surface of the glass regardless of the irradiation position.
A method for bending glass, which is characterized in that
前記第1のレーザー光の光路にビームエキスパンダーを設け、
前記ビームエキスパンダーにより前記ガラスにおける照射位置に応じて前記第1のレーザー光のビーム径を変化させる、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。 A method for bending glass according to any one of claims 1 to 7, comprising:
A beam expander is provided in the optical path of the first laser beam,
Changing the beam diameter of the first laser light according to the irradiation position on the glass by the beam expander,
A method for bending glass, which is characterized in that
前記ビームエキスパンダーによってビーム径が調整された前記第1のレーザー光を非球面シリンドリカルレンズに入射させ、これによって前記非球面シリンドリカルレンズから出射されるライン状のレーザー光を前記ガラスの前記加工対象部分に照射する、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。 The method for bending glass according to claim 8,
The first laser light whose beam diameter has been adjusted by the beam expander is made incident on an aspherical cylindrical lens, whereby linear laser light emitted from the aspherical cylindrical lens is directed to the processing target portion of the glass. Irradiate,
A method for bending glass, which is characterized in that
前記第1のレーザー光が中赤外レーザー光である、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。 The method for bending glass according to any one of claims 1 to 9,
The first laser light is a mid-infrared laser light,
A method for bending glass, which is characterized in that
前記ガラスの表面において吸収されるものの前記ガラスの内部に透過しない第2のレーザー光を前記第1のレーザー光の照射と同時に前記ガラスに照射する、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。 A method for bending glass according to any one of claims 1 to 10, comprising:
Irradiating the glass with a second laser light that is absorbed on the surface of the glass but does not pass through the inside of the glass, simultaneously with the irradiation of the first laser light.
A method for bending glass, which is characterized in that
前記第2のレーザー光の照射位置を前記第1のレーザー光の照射位置と一致させる、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。 The method for bending glass according to claim 11,
Aligning the irradiation position of the second laser light with the irradiation position of the first laser light;
A method for bending glass, which is characterized in that
前記第2のレーザー光を前記第1のレーザー光と合成させたうえで前記ガラスに照射する、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。 The method for bending glass according to claim 12,
Irradiating the glass after synthesizing the second laser light with the first laser light,
A method for bending glass, which is characterized in that
可視光である第3のレーザー光を前記第1のレーザー光と前記第2のレーザー光にさらに合成させたうえで前記ガラスに照射する、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。 The method for bending glass according to claim 13,
The third laser light which is visible light is further combined with the first laser light and the second laser light, and then the glass is irradiated with the third laser light.
A method for bending glass, which is characterized in that
前記第2のレーザー光がCO2レーザー光である、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。 The method for bending glass according to any one of claims 11 to 14,
The second laser light is CO 2 laser light,
A method for bending glass, which is characterized in that
前記第1のレーザー光を照射する前に前記ガラスの少なくとも前記加工対象部分をあらかじめ加熱しておく、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。 The method for bending glass according to claim 1 or 2, wherein
Before irradiating the first laser light, at least the portion to be processed of the glass is preheated,
A method for bending glass, which is characterized in that
前記金型を加熱することによって前記ガラスを加熱した状態で、前記ガラスに前記第1のレーザー光を照射する、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。 The method for bending glass according to claim 3,
In a state where the glass is heated by heating the mold, the glass is irradiated with the first laser light,
A method for bending glass, which is characterized in that
前記ステージを加熱することによって前記ガラスを加熱した状態で、前記ガラスに前記第1のレーザー光を照射する、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。 A method for bending glass according to claim 5 or 6, wherein
In a state where the glass is heated by heating the stage, the glass is irradiated with the first laser light,
A method for bending glass, which is characterized in that
ガラスの内部において吸収される第1のレーザー光を出射する第1の光源と、
前記ガラスが配置される配置箇所と、
前記第1の光源から出射された前記第1のレーザー光を前記ガラスに照射する第1の光学系と、
前記加工装置の各部の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記第1のレーザー光をあらかじめ定められた前記ガラスの加工対象部分に照射し、前記加工対象部分を前記ガラスの軟化点以上の温度に加熱して軟化領域とすることによって、前記ガラスを折曲または湾曲させる、
ことを特徴とする、加工装置。 A processing device for bending glass,
A first light source that emits a first laser beam that is absorbed inside the glass;
A placement location where the glass is placed,
A first optical system for irradiating the glass with the first laser light emitted from the first light source;
Control means for controlling the operation of each part of the processing device;
Equipped with
Bending the glass by irradiating a predetermined processing target portion of the glass with the first laser light and heating the processing target portion to a temperature equal to or higher than the softening point of the glass to form a softened region. Or bend,
A processing device characterized by the above.
前記ガラスに照射した前記第1のレーザー光に前記ガラスを走査させる走査手段、
をさらに備え、
前記加工対象部分が線状に定められてなり、
前記ガラスにおいて前記加工対象部分を挟んだ一方側を第1の部分とし、他方側を第2の部分とするときに、
前記第1のレーザー光を前記走査手段によって前記加工対象部分に沿って走査しつつ照射することにより、前記ガラスを前記軟化領域のところで折曲させて前記第2の部分が前記第1の部分に対して所定の角度をなすように、曲げ加工を行う、
ことを特徴とする、加工装置。 The processing apparatus according to claim 19, wherein
Scanning means for scanning the glass with the first laser light applied to the glass,
Further equipped with,
The processing target portion is defined in a linear shape,
When one side sandwiching the portion to be processed in the glass is a first portion and the other side is a second portion,
The glass is bent at the softened region by irradiating the first laser light while scanning the portion to be processed by the scanning means, and the second portion becomes the first portion. Bend to make a predetermined angle with
A processing device characterized by the above.
前記ガラスに照射した前記第1のレーザー光に前記ガラスを走査させる走査手段と、
上面が湾曲面となっている金型と、
をさらに備え、
前記金型の前記湾曲面の上に前記ガラスを載置した状態で、前記ガラスと前記湾曲面とが離隔している部分の少なくとも一部を含む範囲において、前記第1のレーザー光を、前記ガラスと前記湾曲面との離隔の程度に応じて入熱量を違えながら前記走査手段によって前記ガラスに対して走査しつつ照射し、前記ガラスに前記湾曲面に沿った前記軟化領域を形成することによって、前記ガラスを前記湾曲面に沿って湾曲させる、
ことを特徴とする、加工装置。 The processing apparatus according to claim 19, wherein
Scanning means for scanning the glass with the first laser light applied to the glass;
A mold whose upper surface is a curved surface,
Further equipped with,
In a state in which the glass is placed on the curved surface of the mold, the first laser light is applied in a range including at least a part of a portion where the glass and the curved surface are separated from each other. By irradiating while scanning the glass by the scanning means while varying the heat input amount according to the degree of separation between the glass and the curved surface, by forming the softened region along the curved surface in the glass , Bending the glass along the curved surface,
A processing device characterized by the above.
前記第1の光学系が前記第1のレーザー光の光路に配置されたガルバノスキャナーを含み、
前記ガルバノスキャナーが前記走査手段を構成する、
ことを特徴とする、加工装置。 The processing device according to claim 20 or claim 21,
The first optical system includes a galvano scanner arranged in the optical path of the first laser beam,
The galvano scanner constitutes the scanning means,
A processing device characterized by the above.
前記ガラスが配置されるステージ、
をさらに備え、
前記ステージに前記ガラスが配置され、前記第1のレーザー光が前記ガラスに対し照射された状態で、前記ステージが移動することによって、前記走査手段が実現される、
ことを特徴とする、加工装置。 The processing device according to claim 20 or claim 21,
A stage on which the glass is placed,
Further equipped with,
The scanning unit is realized by moving the stage while the glass is placed on the stage and the glass is irradiated with the first laser light.
A processing device characterized by the above.
前記第1の光学系が前記第1のレーザー光の光路に配置されたガルバノスキャナーを含み、
前記ガラスが配置されるステージをさらに備え、
前記走査手段が、前記ガルバノスキャナーと、前記第1のレーザー光が照射される際の前記ガラスを配置したステージの移動との組み合わせからなる、
ことを特徴とする、加工装置。 The processing device according to claim 20 or claim 21,
The first optical system includes a galvano scanner arranged in the optical path of the first laser beam,
Further comprising a stage on which the glass is placed,
The scanning means is a combination of the galvano scanner and movement of a stage on which the glass is arranged when the first laser light is irradiated.
A processing device characterized by the above.
前記第1の光学系が、前記第1のレーザー光の光路の途中に配置された焦点移動用レンズと、集光レンズと、をさらに含み、
前記焦点移動用レンズは前記光路において前記第1のレーザー光の光源から前記集光レンズに向かう方向において進退自在に設けられてなり、
前記ガラスにおける前記第1のレーザー光の照射位置に応じて前記焦点移動用レンズを移動させることにより、前記照射位置によらず前記第1のレーザー光の焦点を前記ガラスの表面に位置させる、
ことを特徴とする、加工装置。 The processing apparatus according to any one of claims 19 to 24,
The first optical system further includes a focus moving lens arranged in the optical path of the first laser light, and a condenser lens,
The focus moving lens is provided so as to be movable back and forth in a direction from the light source of the first laser light toward the condenser lens in the optical path,
By moving the focus moving lens according to the irradiation position of the first laser light on the glass, the focus of the first laser light is positioned on the surface of the glass regardless of the irradiation position.
A processing device characterized by the above.
前記第1の光学系が、前記第1のレーザー光の光路に配置されたビームエキスパンダーをさらに含み、
前記ビームエキスパンダーが、前記第1のレーザー光のビーム径を前記ガラスにおける照射位置に応じて変化させる、
ことを特徴とする、加工装置。 The processing apparatus according to any one of claims 19 to 25,
The first optical system further includes a beam expander arranged in the optical path of the first laser light,
The beam expander changes the beam diameter of the first laser light according to the irradiation position on the glass,
A processing device characterized by the above.
前記第1の光学系が、前記第1のレーザー光の光路に非球面シリンドリカルレンズをさらに備え、
前記非球面シリンドリカルレンズは、前記ビームエキスパンダーよってビーム径が調整されたうえで入射した前記第1のレーザー光を、ライン状のレーザー光に変換して出射する、
前記ガラスの前記加工対象部分に照射する、
ことを特徴とする、加工装置。 The processing device according to claim 26,
The first optical system further includes an aspherical cylindrical lens in the optical path of the first laser light,
The aspherical cylindrical lens converts the first laser light, which is incident after the beam diameter is adjusted by the beam expander, into linear laser light and emits the laser light.
Irradiate the portion to be processed of the glass,
A processing device characterized by the above.
前記第1のレーザー光が中赤外レーザー光である、
ことを特徴とする、加工装置。 The processing apparatus according to any one of claims 19 to 27,
The first laser light is a mid-infrared laser light,
A processing device characterized by the above.
前記ガラスの表面において吸収されるものの前記ガラスの内部に透過しない第2のレーザー光を出射する第2の光源と、
前記第2の光源から出射された前記第2のレーザー光を前記ガラスに照射する第2の光学系と、
をさらに備え、
前記第2のレーザー光を前記第1のレーザー光の照射と同時に前記ガラスに照射する、
ことを特徴とする、加工装置。 The processing apparatus according to any one of claims 19 to 28,
A second light source that emits a second laser beam that is absorbed on the surface of the glass but does not pass through the inside of the glass;
A second optical system for irradiating the glass with the second laser light emitted from the second light source;
Further equipped with,
Irradiating the glass with the second laser light at the same time as irradiating the first laser light,
A processing device characterized by the above.
前記第2のレーザー光の照射位置を前記第1のレーザー光の照射位置と一致させる、
ことを特徴とする、加工装置。 The processing device according to claim 29,
Aligning the irradiation position of the second laser light with the irradiation position of the first laser light;
A processing device characterized by the above.
前記第2のレーザー光を前記第1のレーザー光と合成させたうえで前記ガラスに照射する、
ことを特徴とする、加工装置。 The processing apparatus according to claim 30, wherein
Irradiating the glass after synthesizing the second laser light with the first laser light,
A processing device characterized by the above.
可視光である第3のレーザー光を出射する第3の光源、
をさらに備え、
前記第3のレーザー光を前記第1のレーザー光と前記第2のレーザー光にさらに合成させたうえで前記ガラスに照射する、
ことを特徴とする、加工装置。 The processing device according to any one of claims 29 to 31, wherein:
A third light source that emits a third laser beam that is visible light,
Further equipped with,
Irradiating the glass after further combining the third laser light with the first laser light and the second laser light,
A processing device characterized by the above.
前記第2のレーザー光がCO2レーザー光である、
ことを特徴とする、加工装置。 The processing apparatus according to any one of claims 29 to 32,
The second laser light is CO 2 laser light,
A processing device characterized by the above.
前記ガラスを加熱するガラス加熱手段、
をさらに備え、
前記第1のレーザー光を照射する前に、前記ガラス加熱手段によって前記ガラスの少なくとも前記加工対象部分をあらかじめ加熱する、
ことを特徴とする、加工装置。 The processing device according to claim 19 or 20, wherein
Glass heating means for heating the glass,
Further equipped with,
Before irradiating the first laser light, at least the portion to be processed of the glass is preheated by the glass heating means,
A processing device characterized by the above.
前記金型を加熱する金型加熱手段、
をさらに備え、
前記金型加熱手段によって前記金型を加熱することにより前記ガラスを加熱した状態で、前記ガラスに前記第1のレーザー光を照射する、
ことを特徴とする、加工装置。 The processing device according to claim 21,
Mold heating means for heating the mold,
Further equipped with,
In a state where the glass is heated by heating the mold by the mold heating means, the glass is irradiated with the first laser light,
A processing device characterized by the above.
前記ステージを加熱するステージ加熱手段、
をさらに備え、
前記ステージ加熱手段によって前記ステージを加熱することにより前記ガラスを加熱した状態で、前記ガラスに前記第1のレーザー光を照射する、
ことを特徴とする、加工装置。 The processing apparatus according to claim 23 or 24,
Stage heating means for heating the stage,
Further equipped with,
In a state where the glass is heated by heating the stage by the stage heating means, the glass is irradiated with the first laser light,
A processing device characterized by the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018245527A JP2020105055A (en) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | Bending method and bending apparatus of glass |
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JP2018245527A JP2020105055A (en) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | Bending method and bending apparatus of glass |
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JP2020105055A true JP2020105055A (en) | 2020-07-09 |
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ID=71448131
Family Applications (1)
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JP (1) | JP2020105055A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023053543A1 (en) * | 2021-10-01 | 2023-04-06 | 株式会社片岡製作所 | Laser processing device |
-
2018
- 2018-12-27 JP JP2018245527A patent/JP2020105055A/en active Pending
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WO2023053543A1 (en) * | 2021-10-01 | 2023-04-06 | 株式会社片岡製作所 | Laser processing device |
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