专利名称：玻璃划刀盘片的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及一种划玻璃的玻璃划刀，特别涉及一种用来在玻璃制品上，诸如窗玻璃和平板玻璃等平面玻璃制品，以及容器制品，例如瓶子和大口瓶等上，形成一划痕的玻璃划刀盘片。
在例如平板玻璃上形成的划痕是一种当人们将一外力作用于这种玻璃板上时玻璃板就沿着该划痕断裂的刻痕。在很久以前，人们使用金刚石在玻璃制品上形成划痕。但是后来，由诸如硬的合金如碳化钨或烧结金刚石等制成的划刀盘片被广泛地用来形成划痕。
1979年公布的、日本实用新型专利号为No.54-180463的专利中揭示了一种由钢制成的、直径在几毫米至十毫米范围内的玻璃划刀盘片。这种玻璃划刀盘片由一手柄支承，盘片穿过一根轴而能围绕该轴转动，当手柄向一方向移动同时划刀盘片被用力压在平板玻璃上时，该划刀盘片就沿着平板玻璃的表面上转动而留下一划痕。
在图21所示的上述已公开的专利中，由1标示的划刀盘片的外圆周部分基本上是呈斜角的，斜角终止于一平的脊Q上，该平脊的表面被制成粗糙不平以提供凹凸不平的表面。已有技术的玻璃划刀盘片的平脊上的诸表面上的凹凸不平部分的作用是减小划刀盘片相对于平板玻璃的可能的滑动从而能保证在平板玻璃上形成一划痕。
在上述的已有技术的玻璃划刀盘片中，为了在划刀盘片上提供表面凹凸不平的平脊Q，原来通过斜削划刀盘片的外圆周部分而形成的尖脊被磨掉，因此，已有技术的玻璃划刀盘片所具有的划痕性能受到很大的影响。
1994年3月1日公布的、日本实用新型公开号为No.6-56451的专利中所揭示的一种玻璃划刀盘片成功地克服了在上文中提到的专利中所揭示的玻璃划刀盘片所固有的问题。该No.6-56451号专利中揭示的玻璃划刀盘片分别以侧视和前视示意图的方式示于图22和图23中。
请参阅图22和图23。图中示出的已有技术的玻璃划刀盘片的外圆周部分经过斜削而形成了两个相对倾斜的环状面2，该两环状面径向向外会聚于一尖的圆周脊。然后磨削该两个相对倾斜的环状面2以使它具有诸表面凹凸3。
在上述每一专利中，玻璃划刀盘片中采用的表面凹凸都旨在减小可能的划刀盘片相对于平板玻璃的滑动，但是却都无法满足下列划痕性能的要求a)能准确地沿着划痕折断平板玻璃，b)作用于划刀盘片上、用于形成划痕的外力应能较小，c)当沿着划痕折断平板玻璃时，在断开边缘处发生的不需要的碎屑减至最小。
因此，本发明旨在提供一种改进的玻璃划刀盘片，这种玻璃划刀盘片不仅能有效地减少任何可能的划刀盘片相对于待划开的玻璃制品的滑动，而且还能满足各种划痕性能的要求。
为了实现上述目的，本发明提供一种用来在玻璃制品的一表面上形成一划痕的玻璃划刀盘片，当外力作用于划痕后的玻璃制品上时，该玻璃制品能沿该划痕断裂。这种玻璃划刀盘片具有一在1至20毫米范围内的预定外直径，和一在0.6至5毫米范围内的预定厚度，这种玻璃划刀盘片包括一径向向外斜削形成一预定会聚角的外圆周部分，该会聚角可在90至160°的范围内，以形成一圆周脊。圆周脊上具有诸表面特征，该特征交替地分布在划刀盘片的圆周方向上。诸表面特征可以是一些彼此交替地分布在圆周脊上的突起和凹槽。
诸突起最好具有一预定高度，该高度指自凹槽的底部至圆周脊，这高度在2至20微米的范围内，但它可以随划刀盘片的具体外径尺寸而变化，且诸突起在圆周脊上以一预定节距彼此隔开，该预定节距可在20至200微米的范围内，但也随划刀盘片的具体外径而变。
当诸凹槽为一些大体上呈U形的凹槽时，其中每一凹槽具有一圆形底部，每一凹槽的曲率半径最好在0.02至1.0毫米的范围内。
当以50至1,000毫米/秒的划痕速度、及一1.0至60千克力的划痕力在一玻璃制品的表面上划痕时，本发明的玻璃划刀盘片能呈现出最大的划痕性能，其中所述划痕的力也是随划刀盘片的外径的值而变化的。但是，在实践中，当待划痕的平板玻璃的厚度较小和/或当会聚角较小例如大约100°时，就可以采用较小的划痕力。
从以下结合附图对本发明的较佳实施例的描述中，本发明的这些和其它特征将变得更为清楚，在各附图中，凡是相同的构件均用相同的标号标示，其中
图1为本发明的第一较佳实施例的玻璃划刀盘片的放大侧视图；图2为图1所示的玻璃划刀盘片的放大的前视立体图；图3为图1所示的玻璃划刀盘片的一部分圆周脊的显微示意图；图4为本发明的第二较佳实施例的玻璃划刀盘片的放大的前视立体图；图5为图4所示的玻璃划刀盘片的一部分圆周脊的显微示意图；图6和图7分别为与图4和图5相似的视图，示出了本发明的第三较佳实施例；图8和图9分别为与图4和图5相似的视图，示出了本发明的第四较佳实施例；图10为一示意图，示出了一可以用来在本发明的玻璃划刀盘片的圆周脊上形成规则表面特征的装置；
图11至图14均为放大图，示出了根据本发明用来形成各种表面特征的砂轮的诸圆周边的不同形状；图15为一利用本发明的玻璃划刀盘片在其上划有一划痕的平板玻璃的局部剖视图；图16为与图15相似的视图，示出了利用已有技术的玻璃划刀盘片所形成的划痕；图17为与图15相似的视图，示出了用已有技术的玻璃划刀盘片并采用所建议的划痕力而形成的划痕；图18为一自动玻璃划痕机的前视示意图；图19为图18所示的自动玻璃划痕机的侧视图；图20为一使用本发明玻璃划刀盘片的手持式玻璃划刀的局部剖视的前视立体图；图21为已有技术的玻璃划刀盘片的一圆周脊的局部前视立体图；图22和23分别为另一已有技术的玻璃划刀盘片的侧视立体示意图和前视立体示意图。
请参阅图1至图3。本发明的第一较佳实施例的玻璃划刀盘片11呈圆形，具有一预定厚度T和一预定最大直径Φ。在该划刀盘片11上具有一用来承接一支承轴(未示)的中心孔12。划刀盘片11的相对的外圆周边部分被径向向外斜削并会聚成一预定的角度2θ从而形成一基本上尖锐的圆周脊13。
从图2和图3可以清楚地看出，划刀盘片11的圆周脊13上形成有规则的表面特征，在所示的例子中，这些表面特征为一些大体上呈不规则四边形的突起14和一些大体上呈U形的凹槽15，这些突起和凹槽彼此交替地分布在划刀盘片11的圆周上。不规则四边形突起14具有一高度H，该高度是自U形凹槽15的底部起按划刀盘片11的径向方向测至圆周脊13上一点的高度，各不规则四边形突起14在划刀盘片11的圆周上以一预定节距P隔开。
图15示出了一厚度为1.1毫米的平板玻璃G1的局部剖视图，该平板玻璃上具有一利用图1至图3所示的玻璃划刀盘片11划在其上的划痕L1并且划刀盘片具有以下一些特性玻璃划刀盘片直径Φ2.5毫米，玻璃划刀盘片厚度0.65毫米；会聚角2θ125°；突起14的数目125；突起的高度H5微米；节距P63微米。
用上述特性的划刀盘片11沿一位于平板玻璃G1的上表面上的给定路线、以300毫米/秒的划痕速度、在3.6千克力的划痕力下对平板玻璃进行划痕，该载荷值(划痕力值)是在划刀盘片11的圆周脊13与平板玻璃G1的上表面的接触点处测得的。
如图15所示，平板玻璃G1具有一其上划有划痕L1的上表面，该划痕是通过移动划刀盘片11使之旋转地与该玻璃上表面相接触而形成在玻璃上表面上。由于划刀盘片11沿一位于平板玻璃G1上表面上的预定线路划痕，故在K1处发生裂缝，这种裂缝在平板玻璃G1的厚度方陷入较深。显微测试表明裂纹K1在厚度方向深入平板玻璃G1962微米。
另一方面，图16示出了一厚度为1.1毫米的平板玻璃的局部剖视图，该平板玻璃上具有一划痕L2，该划痕是用尺寸相同的已有技术的玻璃划刀盘片形成在平板玻璃上的，但该划刀盘片上不具有任何表面特征，划痕速度与所用的力也与上面的相同。如图中所示的，划痕L2形成了裂纹K2，裂纹K2在平板玻璃G2的厚度方向进入一较小的距离，832微米，该深入距离比利用本发明的划刀盘片11所得到的深入距离小130微米。此外，如图16中清楚所示的，在形成划痕L2的同时还伴随有碎屑，这种碎屑发生在平板玻璃G2上表面上的Y处，在垂直于平板玻璃G2的厚度方向的两相对方向上。
因此，在裂纹未足够深入平板玻璃厚度的情况下，即如图16所示的平板玻璃G2中所呈现的那样，就需要一相对较大的划痕力以在随后的断裂步骤中将平板玻璃沿着划痕扳开。同样，如果采用已有技术的划刀盘片，因划痕所产生的裂纹的深度不稳定，从而不能提供足够深入平板玻璃厚度内的裂纹以便快速且方便地划开平板玻璃，碎屑Y的形成不仅导致所划的平板玻璃的表面质量的降低，还可能导致平板玻璃不能准确地沿着划痕断开。
人们发现，在划痕时，如果加在已有技术的划刀盘片上的划痕力(该力产生如图16所示的碎屑Y)减少至一建议的划痕力1.4Kgf时，的确没有出现如图17所示的碎屑。但是，尽管没有出现图17所示的碎屑，但对图17中所示的平板玻璃的显微测试表明，最终生成的裂纹K3不能在平板玻璃G3的厚度方向进入一足够深的深度，它只有相应于图16所示那样较浅的深度。
因此，图16和图17表明使用已有技术的划刀盘片不会在平板玻璃的厚度方向上形成一段足够深的裂纹，而是在划痕时，当将施加于已有技术的划刀盘片的载荷(划痕力)增加到高出建议的载荷值(划痕力值)时，就会有碎屑形成。
但是，采用本发明的划刀盘片，基本上不会出现碎屑并且能得到在平板玻璃厚度的方向上的较深的裂纹，该裂纹大体上与所施加的载荷(划痕力)成正比。裂纹进入平板玻璃的深度越大，该平板玻璃沿划痕的断开就越方便，因此，能提高玻璃制品的产量。此外，鉴于能方便地将平板玻璃沿划痕断开，故断开步骤能简化或省去断开步骤。
图4和图5示出了本发明的一第二较佳实施例。在此实施例中，划刀盘片11的圆周脊13的表面特征是一些大体上呈不规则四边形的突起14和一些大体上呈V形的凹槽15a，这些突起和凹槽彼此相互交替地设置在划刀盘片11的圆周上。
图6和图7示出了本发明的一第三较佳实施例，其中划刀盘片11的圆周脊13的表面特征是一些大体上呈三角形的突起14a和一些大体上呈锯齿形的凹槽15b，这些突起和凹槽彼此相互交替地设置在划刀盘片11的圆周上。
图8和图9示出了本发明的一第四较佳实施例，其中划刀盘片11的圆周脊13的表面特征是一些大体上呈矩形的突起14b和一些大体上呈矩形的凹槽15c，这些突起和凹槽彼此相互交替地设置在划刀盘片11的圆周上。
图10示出了一用来形成本发明的划刀盘片11的圆周脊13的表面特征的磨削机。该磨削机包括一具有驱动轴的驱动电动机M，在该驱动轴上安装有一盘形磨刀石或切割砂轮Z以与轴一同旋转。一最终形成划刀盘片11的盘片11a安装在一轴S上以与轴一同旋转并且该盘片设置在盘形磨刀石Z的下方垂直于驱动电动机M的驱动轴。轴S可与一步进电动机相联结以间歇地驱动轴S并被支承以在一磨削位置和一缩进位置之间移动，如图所示，在磨削位置时，盘片11a的圆周脊13与磨刀石Z的一外圆周脊R啮合，在缩进位置时，盘片11a的圆周脊13与磨刀石Z的外圆周脊R隔开。
因此，将磨削机构造和设置的方式是每次在盘片11a的圆周脊13上形成一个表面特征后，装着盘片11a的轴S能从磨削位置移至缩进位置并随后间歇地转过一对应于节距P的角距离以使部分行将在其上形成下一个表面特征的圆周脊13部分与磨刀石Z的圆周脊对齐，接着再把轴S从缩进位置移至磨削位置。
磨刀石Z的外圆周脊R的形状应该具有形成盘片11a的圆周脊13的表面特征所要求的形状。例如，如果要形成如图3、图5、图7和图9所示的诸表面特征，就应该分别使用具有图11、图12、图13和图14所示形状的圆周脊的磨刀石。
本发明的第二至第四较佳实施例中任一较佳实施例所述的划刀盘片11能以类似于第一实施例的方式工作并且能产生类似于第一较佳实施例的划刀盘片所产生的效果，只要它们能满足上述条件(节距P和高度H)就可以。
在划刀盘片的直径极其小的情况下，最好使用一电气(火花)放电切割装置，这一方面是因为通过磨削来制成的诸表面特征是微米数量级的特征，另一方面是因为其上要制表面特征的小直径盘片极其坚硬。上述磨削机的使用只限于在垂直于切割轮Z的方向进行磨削，但是电气(火花)放电切割装置却能有效地在其外圆周脊上制成具有任何所需表面特征的划刀盘片，并具有高划痕性能，而且不会伴有碎屑的产生。
本发明的玻璃划刀盘片11能方便地应用在图18和图19所示的自动划玻璃机上或图20所示的手持式玻璃划刀上。
请参阅图18和图19，图中所示的自动划玻璃机包括一支承台41用来支承其上待划痕的平板玻璃。支承台41安装在一旋转台42上以能与之在一水平面内一同转动，该旋转台又安装在一滚珠丝杆机构(ball-and-screw mechanism)44上以朝箭头Y所示的方向运动。该机还包括一具有玻璃划刀盘片11的切割头46，该玻璃划刀盘片可转动地安装在切割头的下端，切割头46被支承得能沿水平导轨47、朝垂直于方向Y的箭头X所示的方向运动。
在划玻璃过程中，每次支承台41间歇地朝Y方向移过一预定节距，切割头46在X方向被驱动以形成一划痕，该划痕的延伸方向平行于X方向。如果支承台41随后转过90°并且切割头46在X方向被驱动，则可在平板玻璃的表面上形成平行于Y方向延伸的划痕。
结合图18和图19描述的自动划玻璃机仅仅是为了说明本发明的目的，本发明的玻璃划刀盘片11能应用在其它任何一种划痕机中，在这种机器中支承台41被支承得能在彼此相互垂直的两方向移动，或者支承台41固定，切割头被支承得能在彼此相互垂直的两个方向移动。
图20所示的手持式玻璃划刀属于揭示在于1987年公布的、日本实用新型公开号为No.62-23789的专利中的那种划刀，其中可转动的、安装有本发明的玻璃划刀盘片11取代了传统的玻璃划刀盘片。图中示出的玻璃划刀包括一大体上呈圆柱形的手柄61、一固定于手柄61的下端并带有划刀盘片11的切割头62。圆柱形手柄61中容纳有一储油器63以供给润滑油润滑划刀盘片11，一帽盖64用来紧密地密封住一通向储油器63的供应口和其它辅助部件65至73，由于这种手持式玻璃划刀和有关部件非本发明的主题，故不在此作具体描述。
综上所述，如果采用具有以下尺寸并具有以下尺寸大小的表面特征的玻璃划刀盘片11，本发明可取得满意的使用效果。划刀盘片直径Φ1至20毫米；划刀盘片厚度T0.6至5毫米；会聚角度2θ90至160°；节距P20至200微米，随划刀盘片直径Φ而变化；突起高度H2至20微米，随划刀盘片直径Φ而变化；曲率半径R0.02至1.0毫米，仅仅适用于图1至图3所示的实施例；划痕载荷或划痕力1.0至60千克力，随划刀盘片直径Φ而变化；划痕速度50至1，000毫米/秒。
应予注意的是，已有技术的玻璃划刀盘片是工作在1.0至40千克力的载荷范围内。还应予以注意的是，虽然本发明划刀盘片所需的力与划刀盘片11的直径Φ成正比变化，但是当平板玻璃的厚度相对较小和/或当会聚角度2θ相对较小例如大约为100°时，所需施加的载荷划痕力是相对较低的。
虽然上面结合附图对本发明的较佳实施例作了描述，但应予注意的是，对那些本技术领域的熟练人员来说，还可以对此作显而易见的种种变化和改变。因此，应予理解的是，除非这些变化和改变超出了本发明的范围之外，所有这些变化和改变均落在由所附权利要求书确定的本发明的范围之内。
权利要求
1.一种玻璃划刀盘片包括一径向向外斜削形成一圆周脊的外圆周部分，所述圆周脊上制有诸表面特征，该表面特征交替地分布在划刀盘片的圆周上。
2.如权利要求1所述的玻璃划刀盘片，其特征在于，所述诸表面特征为彼此相互交替的突起和凹槽，所述突起以一预定节距隔开并且具有一预定高度，该高度自凹槽的底部起量至圆周脊，所述节距和所述高度取决于划刀盘片的外径。
3.如权利要求2所述的玻璃划刀盘片，其特征在于，当划刀盘片的外径在1至20毫米范围内时，所述节距在20至200微米的范围内。
4.如权利要求2所述的玻璃划刀盘片，其特征在于，当划刀盘片的外径在1至20毫米的范围内时，所述高度在2至20微米的范围内。
5.如权利要求3所述的玻璃划刀盘片，其特征在于，当划刀盘片的外径在1至20毫米的范围内时，所述高度在2至20微米的范围内。
6.如权利要求1所述的玻璃划刀盘片，其特征在于，所述表面特征通过垂直于划刀盘片圆周脊的方向磨削划刀盘片的圆周脊而制成从而使诸凹槽等距地间隔分布在圆周脊上。
7.如权利要求1所述的玻璃划刀盘片，其特征在于，所述表面特征通过利用一电气(火花)放电切割装置加工划刀盘片的圆周脊而制成从而使诸表面凹槽特征等距地间隔分布在圆周脊上。
8.一种自动划玻璃机，包括一用来支承其上待划痕的玻璃制品的支承台装置，所述支承台装置可在两个相互垂直的两方向中任一方向上移动；一被支承着以能在支承台装置上方的玻璃制品上方运动的切割头；一由安装在所述切割头上的玻璃划刀盘片，所述玻璃划刀盘片的结构如权利要求1所述。
9.一种划玻璃刀，包括一大体上呈细长形的、具有彼此相对的第一和第二端的手柄；一可转动地安装在手柄的第一和第二端之一上的玻璃划刀盘片，所述玻璃划刀盘片的结构如权利要求1所述。
全文摘要
一种玻璃划刀盘片用来在玻璃制品的一表面上形成一划痕，当将一外力作用于划痕的玻璃制品上时，玻璃制品能沿该划痕断开。这种玻璃划刀盘片包括一径向向外斜削形成一圆周脊的外圆周部分。该圆周脊上具有诸表面特征，所述表面特征交替地分布在划刀盘片的圆周上。诸表面特征可以是一些彼此交替地分布在圆周脊上的突起和凹槽。
文档编号B24B3/08GK1150129SQ96101939
公开日1997年5月21日 申请日期1996年3月27日 优先权日1995年11月6日
发明者若山治雄, 千代康弘 申请人:三星钻石工业株式会社