[发明专利]通过将脉冲激光穿孔诱导到玻璃制品中进行玻璃切割的系统以及方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及并要求于2014年7月11日提交的美国临时申请序列号62/023450(每个申请的内容通过引用以其本文结合在此)以及于2011年5月11日提交的美国临时申请序列号62/159573(每个申请的内容通过引用以其本文结合在此)的优先权。

技术领域

本披露总体上涉及玻璃切割，并且具体涉及使用具有这样的波长的脉冲激光进行玻璃切割，该玻璃对于该波长是基本上透明的。

背景

历史上，因为玻璃相对于其他材料的气密性、光学透明度以及优异的化学耐久性，玻璃已经用作用于各式各样的用途(包括包装食物、饮料以及药品)的优选材料。然而，由于通过涉及处理玻璃制品的玻璃破损而容纳在玻璃制品内的材料污染，已限制了玻璃制品(例如玻璃容器)的快速生产。

每个玻璃制品都有其自己的特定技术规格。例如，玻璃管要求精确的尺度公差、低计数的微粒以及适当的端部轮廓，以使能够在下游进行适当处置并且防止在运输期间破损。来自管制造过程的残留颗粒具有关键的敏感性，特别是对于药品玻璃管制造商。

因为每个玻璃制品一般具有其独特的规格，一般要求不同的处理步骤来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对每种特定玻璃制品优化且定制的特定装置。

因此，存在对于形成玻璃制品的替代方法以及制造玻璃制品的相关装置的需要，特别是适用于玻璃制品组件以及形状的范围的玻璃切割装置以及方法。

概述

本披露的实施例针对使用脉冲激光组件来精确切割各种玻璃制品(无论形状和尺度)的系统以及方法。

根据本披露的一个实施例，提供了一种激光切割玻璃制品的方法。该方法包括将至少一种玻璃制品馈送到具有至少一个脉冲激光的脉冲激光组件中，其中该脉冲激光定义具有0.1-100mm的长度的激光束焦线，该玻璃制品(其对该脉冲激光是透明的)由两个端部部分，以及至少一个纵向设置在该两个端部部分之间的侧表面组成。该方法进一步包括在该玻璃制品与该脉冲激光之间存在相对运动的同时，通过以一定入射角沿该激光束焦线将该脉冲激光聚焦到该玻璃制品的该侧表面上来在该玻璃制品中激光切割至少一个穿孔线。该方法另外包括沿着该至少一个穿孔线分离该玻璃制品以产生激光切割的玻璃制品。

根据另一个实施例，提供了一种用于激光切割玻璃制品的系统。该系统包括可操作以形成玻璃制品的玻璃合成站，该玻璃制品由两个端部部分和纵向设置在端部部分之间的至少一个侧表面组成。该系统还包括玻璃切割站，该玻璃切割站包括脉冲激光组件和玻璃支撑组件，该脉冲激光组件可操作以在从该玻璃合成站接收的该玻璃制品中激光切割至少一个穿孔线，该玻璃支撑组件被配置为在该脉冲激光组件内的激光切割期间支撑该激光透明的玻璃制品，其中该脉冲激光组件和玻璃支撑组件相对于彼此是可移动的。该脉冲激光组件包括脉冲激光和定位在该脉冲激光的光束路径中以将该脉冲激光转换成激光束焦线的光学组件，该激光束焦线具有在0.1mm与100mm之间的范围内的长度。在该玻璃制品与该脉冲激光组件相对于彼此移动时，该脉冲激光被定向为沿该激光束焦线在该玻璃制品中将该穿孔线诱导至该玻璃制品的该侧表面上，以及该玻璃切割站下游的玻璃分离站并且被配置为在该穿孔线周围移除该玻璃制品的一部分以产生激光切割的玻璃制品。

附加特征以及优点将在以下详细描述中予以阐明，并且部分地从该描述中对本领域的技术人员而言将变得非常明显或者通过实践如所写描述中描述的实施例和其权利要求书以及所附附图很容易被认识。

附图简要概述

图1A是描绘根据在此所示和所述的一个或多个实施例将激光穿孔切割进相对于该脉冲激光组件旋转的圆柱管的截面示意图。

图1B是描绘根据在此所示和所述的一个或多个实施例将激光穿孔切割进图1A的圆柱管的顶部示意图。

图2A是描绘根据在此所示和所述的一个或多个实施例将激光穿孔切割进圆柱管的截面示意图，其中该脉冲激光组件围绕该圆柱管旋转。

图2B是描绘根据在此所示和所述的一个或多个实施例将激光穿孔切割进图2A的圆柱管的顶部示意图。

图3A示意性地描绘根据在此所示和所述的一个或多个实施例将激光束焦线定位至玻璃制品上。

图3B示意性地描绘根据在此所示和所述的一个或多个实施例沿图3A的激光束焦线在玻璃制品中诱导的穿孔。

图4示意性地描绘具有粗切割程序和下游热冲击和火焰抛光站的常规玻璃切割程序。