[發明專利]通過將脈沖激光穿孔誘導到玻璃制品中進行玻璃切割的系統以及方法

在審

• 申請號: 201580047994.5
• 申請日: 2015-07-10
• 公開（公告）號: CN107074611A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: D·C·布克班德;L·K·柯林格恩史密斯;S·L·羅格諾弗;A·R·尼伯;H·席林格;P·坦登;S·楚達
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: C03B33/02
• 分類號: C03B33/02;C03B33/06;C03B33/095
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 侯穎媖

相關申請的交叉引用

本申請涉及并要求于2014年7月11日提交的美國臨時申請序列號62/023450(每個申請的內容通過引用以其本文結合在此)以及于2011年5月11日提交的美國臨時申請序列號62/159573(每個申請的內容通過引用以其本文結合在此)的優先權。

技術領域

本披露總體上涉及玻璃切割，并且具體涉及使用具有這樣的波長的脈沖激光進行玻璃切割，該玻璃對于該波長是基本上透明的。

背景

歷史上，因為玻璃相對于其他材料的氣密性、光學透明度以及優異的化學耐久性，玻璃已經用作用于各式各樣的用途(包括包裝食物、飲料以及藥品)的優選材料。然而，由于通過涉及處理玻璃制品的玻璃破損而容納在玻璃制品內的材料污染，已限制了玻璃制品(例如玻璃容器)的快速生產。

每個玻璃制品都有其自己的特定技術規格。例如，玻璃管要求精確的尺度公差、低計數的微粒以及適當的端部輪廓，以使能夠在下游進行適當處置并且防止在運輸期間破損。來自管制造過程的殘留顆粒具有關鍵的敏感性，特別是對于藥品玻璃管制造商。

因為每個玻璃制品一般具有其獨特的規格，一般要求不同的處理步驟來制造和切割不同的玻璃制品，例如安瓿、小瓶、筒、注射器等等。因此，玻璃制品制造商具有對每種特定玻璃制品優化且定制的特定裝置。

因此，存在對于形成玻璃制品的替代方法以及制造玻璃制品的相關裝置的需要，特別是適用于玻璃制品組件以及形狀的范圍的玻璃切割裝置以及方法。

概述

本披露的實施例針對使用脈沖激光組件來精確切割各種玻璃制品(無論形狀和尺度)的系統以及方法。

根據本披露的一個實施例，提供了一種激光切割玻璃制品的方法。該方法包括將至少一種玻璃制品饋送到具有至少一個脈沖激光的脈沖激光組件中，其中該脈沖激光定義具有0.1-100mm的長度的激光束焦線，該玻璃制品(其對該脈沖激光是透明的)由兩個端部部分，以及至少一個縱向設置在該兩個端部部分之間的側表面組成。該方法進一步包括在該玻璃制品與該脈沖激光之間存在相對運動的同時，通過以一定入射角沿該激光束焦線將該脈沖激光聚焦到該玻璃制品的該側表面上來在該玻璃制品中激光切割至少一個穿孔線。該方法另外包括沿著該至少一個穿孔線分離該玻璃制品以產生激光切割的玻璃制品。

根據另一個實施例，提供了一種用于激光切割玻璃制品的系統。該系統包括可操作以形成玻璃制品的玻璃合成站，該玻璃制品由兩個端部部分和縱向設置在端部部分之間的至少一個側表面組成。該系統還包括玻璃切割站，該玻璃切割站包括脈沖激光組件和玻璃支撐組件，該脈沖激光組件可操作以在從該玻璃合成站接收的該玻璃制品中激光切割至少一個穿孔線，該玻璃支撐組件被配置為在該脈沖激光組件內的激光切割期間支撐該激光透明的玻璃制品，其中該脈沖激光組件和玻璃支撐組件相對于彼此是可移動的。該脈沖激光組件包括脈沖激光和定位在該脈沖激光的光束路徑中以將該脈沖激光轉換成激光束焦線的光學組件，該激光束焦線具有在0.1mm與100mm之間的范圍內的長度。在該玻璃制品與該脈沖激光組件相對于彼此移動時，該脈沖激光被定向為沿該激光束焦線在該玻璃制品中將該穿孔線誘導至該玻璃制品的該側表面上，以及該玻璃切割站下游的玻璃分離站并且被配置為在該穿孔線周圍移除該玻璃制品的一部分以產生激光切割的玻璃制品。

附加特征以及優點將在以下詳細描述中予以闡明，并且部分地從該描述中對本領域的技術人員而言將變得非常明顯或者通過實踐如所寫描述中描述的實施例和其權利要求書以及所附附圖很容易被認識。

附圖簡要概述

圖1A是描繪根據在此所示和所述的一個或多個實施例將激光穿孔切割進相對于該脈沖激光組件旋轉的圓柱管的截面示意圖。

圖1B是描繪根據在此所示和所述的一個或多個實施例將激光穿孔切割進圖1A的圓柱管的頂部示意圖。

圖2A是描繪根據在此所示和所述的一個或多個實施例將激光穿孔切割進圓柱管的截面示意圖，其中該脈沖激光組件圍繞該圓柱管旋轉。

圖2B是描繪根據在此所示和所述的一個或多個實施例將激光穿孔切割進圖2A的圓柱管的頂部示意圖。

圖3A示意性地描繪根據在此所示和所述的一個或多個實施例將激光束焦線定位至玻璃制品上。

圖3B示意性地描繪根據在此所示和所述的一個或多個實施例沿圖3A的激光束焦線在玻璃制品中誘導的穿孔。

圖4示意性地描繪具有粗切割程序和下游熱沖擊和火焰拋光站的常規玻璃切割程序。