CN108367388A - 激光加工机 - Google Patents

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Abstract

本发明的激光加工机，具备：具有正焦距的凸透镜(28)；具有负焦距的凹透镜(30)；以及具有正焦距的聚光透镜(27)。凸透镜(28)在光轴方向上移动自如，且将从激光光束的射出端(12e)射出的激光光束的发散光转换成会聚光。凹透镜(30)在光轴方向上移动自如，且与凸透镜(28)的光轴方向的位置对应地配置于从会聚光聚光的位置(Pf28)向凸透镜(28)侧偏离与凹透镜(30)的焦距相同的距离的位置。凹透镜(30)将会聚光转换成平行光。聚光透镜(27)对从凹透镜(30)射出的激光光束进行聚光，并使照射至板材(W1)。

Description

激光加工机
技术领域
本公开涉及利用激光光束对金属板材进行切断加工的激光加工机。
背景技术
利用由激光振荡器射出的激光光束对金属板材进行切断加工的激光加工机已经普及。激光加工机使用各种激光振荡器。为了对板厚比较薄的板材高速地进行切断加工，例如常用光纤激光振荡器。光纤激光振荡器除了具有适用于板材的高速切断加工的优点外，与二氧化碳激光振荡器相比，还具有小型及低成本的优点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：德国专利申请公开第10 2011 117 607A1号说明书
发明内容
在板厚比较薄的板材中，将板厚为例如6mm～30mm的板材称为厚板，将板厚为例如0.1mm～6mm的板材称为薄板。此外，在本领域内，也有将板厚为例如2mm～12mm的板材称为中厚板的情况。很难利用相同的激光加工机仅变更加工条件来对厚板和薄板进行切断加工。这里的加工条件例如是激光光束的功率、使激光光束脉冲振荡时的脉冲的负载、焦点位置、辅助气体的种类或气压。
因此，在现有的激光加工机中，为了对厚板和薄板双方进行切断加工，必须更换透镜等光学系统元件或加工喷嘴这样的激光加工机的结构部件。更换结构部件是复杂的，导致成本提高，因此期望不更换结构部件便能够对厚板和薄板双方进行切断加工的激光加工机。
实施方式的目的在于提供不更换结构部件便能够对预定范围的板厚的板材进行切断加工的激光加工机。
根据实施方式的一方案，提供一种激光加工机，其特征在于，具备：第一透镜，其在光轴方向上移动自如，具有正焦距，且将从激光光束的射出端射出的激光光束的发散光转换成会聚光；第二透镜，其在光轴方向上移动自如，具有负焦距，且入射上述会聚光；以及第三透镜，其具有正焦距，且将从上述第二透镜射出的激光光束进行聚光，并照射至板材，上述第二透镜与上述第一透镜的光轴方向的位置对应地配置于从上述会聚光聚光的位置向上述第一透镜侧偏离与上述第二透镜的焦距相同的距离的位置，并将上述会聚光转换成平行光。
优选的是，上述激光加工机还具备：用于使上述第一透镜移动的第一移动机构；用于使上述第二透镜移动的第二移动机构；驱动上述第一移动机构的第一驱动部；驱动上述第二移动机构的第二驱动部；以及以使上述第一透镜及上述第二透镜按照上述板材的加工条件移动的方式控制上述第一驱动部及上述第二驱动部的控制部。
此时，上述控制部以如下方式控制上述第一驱动部及上述第二驱动部：以上述板材的板厚越薄越减小聚光直径的方式加大向上述第三透镜入射的激光光束的射束直径，以上述板材的板厚越厚越加大聚光直径的方式减小向上述第三透镜入射的激光光束的射束直径。即使上述第一驱动部及上述第二驱动部使上述第一透镜及上述第二透镜移动，从上述第三透镜射出并聚光于上述板材的激光光束的焦点位置也固定。
在上述的激光加工机中，优选的是，上述第三透镜构成为，在光轴方向上移动自如，且使激光光束的焦点位置变化。
优选的是，上述的激光加工机还具备：用于使上述第一透镜移动的第一移动机构；用于使上述第二透镜移动的第二移动机构；用于使上述第三透镜移动的第三移动机构；驱动上述第一移动机构的第一驱动部；驱动上述第二移动机构的第二驱动部；驱动上述第三移动机构的第三驱动部；以及以使上述第一透镜、上述第二透镜以及上述第三透镜按照上述板材的加工条件移动的方式控制上述第一驱动部、上述第二驱动部以及上述第三驱动部的控制部。
根据实施方式的激光加工机，不更换结构部件便能够对预定范围的板厚的板材进行切断加工。
附图说明
图1是表示一实施方式的激光加工机的整体结构例的立体图。
图2是表示将图1中的激光振荡器11由光纤激光振荡器11F构成的情况下的概要结构的图。
图3是表示将图1中的激光振荡器11由直接二极管激光振荡器11D构成的情况下的概要结构的图。
图4是表示使图1中的凸透镜28和凹透镜30以及聚光透镜27移动自如的概要结构例的图。
图5是用于说明使凸透镜28和凹透镜30以及聚光透镜27移动的方法的图。
图6是用于说明激光光束的聚光直径及发散角的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对一实施方式的激光加工机进行说明。图1中，激光加工机100具备生成并射出激光光束的激光振荡器11、激光加工单元15、以及将激光光束向激光加工单元15传输的过程光纤(Process fiber)12。激光加工机100利用由激光振荡器11射出的激光光束对金属板材W1进行切断加工。
作为激光振荡器11，适宜的是将由激光二极管发出的激发光放大并射出预定波长的激光光束的激光振荡器或者直接利用由激光二极管发出的激光光束的激光振荡器。激光振荡器11例如是固体激光振荡器、光纤激光振荡器、盘式激光振荡器、直接二极管激光振荡器(DDL振荡器)。
过程光纤12沿配置于激光加工单元15的X轴及Y轴的电缆导筒(未图示)装配。
激光加工单元15具有：载置板材W1的工作台21；在工作台21上沿X轴方向移动自如的门型的X轴滑架22；以及在X轴滑架22上沿与X轴垂直的Y轴方向移动自如的Y轴滑架23。另外，激光加工单元15具有固定于Y轴滑架23的准直器单元29。
准直器单元29具有：入射从过程光纤12的射出端射出的激光光束的凸透镜28；和入射从凸透镜28射出的激光光束的凹透镜30。另外，准直器单元29具有：使从凹透镜30射出的激光光束向与X轴及Y轴垂直的Z轴下方反射的弯镜25；使被弯镜25反射的激光光束聚光的聚光透镜27；以及加工头26。
凸透镜28是具有正焦距的透镜，凹透镜30是具有负焦距的透镜，聚光透镜27是具有正焦距的透镜。聚光透镜27是凸透镜。凸透镜28和凹透镜30具有将入射的激光光束的各个射束进行平行光化的准直透镜的功能。如后述，凸透镜28和凹透镜30以及聚光透镜27构成为在光轴方向上移动自如。
凸透镜28及凹透镜30、弯镜25、聚光透镜27、加工头26以预先调整好光轴的状态下配置于准直器单元29内。
准直器单元29固定于沿Y轴方向移动自如的Y轴滑架23，Y轴滑架23设于沿X轴方向移动自如的X轴滑架22。由此，激光加工单元15能够使向板材W1照射从加工头26射出的激光光束的位置沿X轴方向及Y轴方向移动。
根据以上的结构，激光加工机100能够使从激光振荡器11射出的激光光束由过程光纤12向激光加工单元15传输，并向板材W1照射被聚光透镜27聚光后的激光光束，对板材W1进行切断加工。
此外，在对板材W1进行切断加工时，向板材W1喷射用于去除熔融物的辅助气体。图1中，对于喷射辅助气体的结构，省略了图示。
图2表示将激光振荡器11由光纤激光振荡器11F构成的情况下的概要结构。图2中，多个激光二极管110分别输出波长λ的激光光束。激发组合器111使从多个激光二极管110射出的激光光束进行空间射束耦合。
从激发组合器111射出的激光光束入射至两个光纤光栅(FBG)112及114间的Yb掺杂光纤113。Yb掺杂光纤113是向芯添加了稀土类的Yb(镱)元素的光纤。
入射至Yb掺杂光纤113的激光光束在FBG112及114间反复往返，从FBG114射出与波长λ不同的约1060nm～1080nm的波长λ’(1μm波段)的激光光束。从FBG114射出的激光光束经由输送光纤(Feeding fiber)115及光束耦合器116射入过程光纤12。光束耦合器116具有透镜1161及1162。
图3表示将激光振荡器11由DDL振荡器11D构成的情况下的概要结构。图3中，多个激光二极管117分别射出互不相同的波长λ1～λn的激光光束。波长λ1～λn(比1μm波段短的波段)例如是910nm～950nm。
光盒118使从多个激光二极管117射出的波长λ1～λn的激光光束进行空间射束耦合。光盒118具有准直透镜1181、光栅1182以及聚光透镜1183。
准直透镜1181将波长λ1～λn的激光光束进行平行光化。光栅1182使平行光化后的激光光束的方向弯曲90度而向聚光透镜1183入射。聚光透镜1183使入射的激光光束聚光，并入射至过程光纤12。
使用图4，对使凸透镜28和凹透镜30以及聚光透镜27移动自如的概要结构例进行说明。图4中，凸透镜28及凹透镜30分别安装于用于使凸透镜28及凹透镜30沿光轴方向(图1的X轴方向)移动自如的移动机构281及301。聚光透镜27安装于用于使聚光透镜27沿光轴方向(图1的Z轴向)移动自如的移动机构271。
移动机构281、301以及271例如只要是使用齿轮、带、齿条齿轮、蜗轮、滚珠丝杠等的任一个(或者它们的任意的组合)来使凸透镜28和凹透镜30以及聚光透镜27分别移动自如的机构即可。
凸透镜28和凹透镜30以及聚光透镜27分别通过驱动部282和302以及272驱动移动机构281、301以及271而如箭头所示地沿光轴方向移动。驱动部282、302以及272例如是马达。
控制部50控制驱动部282、302以及272。控制部50能够由微处理器构成。控制部50也可以是控制激光加工机100整体的NC装置。
操作人员操作操作部51，能够设定板材W1的材料的类别、板材W1的板厚、激光光束的聚光直径、焦点位置等各种加工条件。板材W1的材料例如是铁、不锈钢、铝、铜、黄铜。板材W1的板厚是例如以0.1mm～30mm作为预定范围的预定范围内的任意的板厚。
控制部50以按照由操作部51输入的板材W1的加工条件来调整凸透镜28及凹透镜30的位置的方式控制驱动部282及302对移动机构281及301的驱动。
在由操作部51输入了激光光束的聚光直径的情况下，控制部50以按照输入的聚光直径来调整凸透镜28及凹透镜30的位置的方式控制驱动部282及302。
即使不输入激光光束的聚光直径，若输入板材W1的材料的类别及板厚，则基本决定了最佳的聚光直径。由操作部51输入了板材W1的材料的类别及板厚的情况下，控制部50能够以按照与输入的材料的类别及板厚对应的聚光直径来调整凸透镜28及凹透镜30的位置的方式控制驱动部282及302。
控制部50也可以基于加工条件通过计算求出所需的聚光直径，也可以读出预先保持的各个加工条件所对应的聚光直径。
在由操作部51输入了焦点位置的情况下，控制部50以按照输入的焦点位置来调整聚光透镜27的位置的方式控制驱动部272对移动机构271的驱动。
图4中，激光光束从过程光纤12的射出端12e如点划线所示地作为发散光而射出。从激光振荡器11射出的激光光束直接向准直器单元29入射的情况下，射出端12e的位置是激光振荡器11的射出端的位置。
凸透镜28配置为，射出端12e到凸透镜28的距离为凸透镜28的焦距以下。由此，凸透镜28将激光光束的扩散光转换成会聚光。控制部50能够使凸透镜28在射出端12e到凸透镜28的距离成为凸透镜28的焦距以下的范围内沿光轴方向移动。
若凹透镜30配置于后述的最佳的位置，则凹透镜30将会聚光转换成平行光。这里的平行光是指激光的光束是平行光。从凹透镜30射出的平行光被弯镜25反射而光路弯曲，入射至聚光透镜27。聚光透镜27以焦点位置成为板材W1的表面或其附近的方式将平行光聚光，使激光光束照射板材W1。
图5的(a)～(c)示意性地示出了省略图4中的弯镜25，并以光轴成为直线的方式配置凸透镜28和凹透镜30以及聚光透镜27的状态。图5的(a)～(c)中，将假设不存在凹透镜30且来自凸透镜28的会聚光聚光的位置设为点Pf28。若将凹透镜30配置于从点Pf28向凸透镜28侧偏离与凹透镜30的焦距相同的距离L的位置，则凹透镜30将会聚光转换成平行光。
如图5的(a)及(b)所示，从凹透镜30射出的平行光的射束直径D按照从凸透镜28射出的会聚光的会聚角而变化。
图6放大而示意性地示出聚光于板材W1的表面或其附近的激光光束的束腰周边。图6的左侧是板材W1的上方侧，右侧是板材W1的下方侧。
聚光直径d用式(1)表示。瑞利长度Zr用式(2)表示。式(1)及(2)中，BPP是用束腰的半径d/2与射束的发散角的半高半宽(Half width at half maximum)θ的积表示的光参数积(Beam Parameter Products)，f是聚光透镜27的焦距。
[数1]
[数2]
即使使凸透镜28及凹透镜30或者聚光透镜27移动，BPP也不变化。因此，根据式(1)及(2)，聚光直径d及瑞利长度Zr根据射束直径D而决定，若射束直径D变化，则聚光直径d及瑞利长度Zr发生变化。
若射束直径D变大，则聚光直径d及瑞利长度Zr变小，功率密度变高，成为适于薄板的束流剖面(beam profile)。若射束直径D变小，则聚光直径d及瑞利长度Zr变大，功率密度变低，成为适于厚板的束流剖面。
控制部50基于式(1)，计算成为作为目标的聚光直径d的射束直径D，且以凸透镜28及凹透镜30的位置成为实现计算出的射束直径D的位置的方式控制驱动部282及302，使凸透镜28及凹透镜30移动。
详细而言，控制部50以从凸透镜28射出的激光光束的会聚角成为可得到作为目标的射束直径D的会聚角的方式使凸透镜28移动。而且，控制部50与凸透镜28的光轴方向的位置对应地以将会聚光转换成平行光的方式使凹透镜30移动至从点Pf28向凸透镜28侧偏离距离L的位置。
控制部50计算用于成为作为目标的射束直径D及聚光直径d的凸透镜28及凹透镜30的位置，使凸透镜28及凹透镜30移动。
根据图的5(a)及(b)可知，聚光透镜27将平行光进行聚光，因此即使凹透镜30的位置变化，激光光束的焦点位置也不变化。
如上所述，控制部50以如下方式控制驱动部282及302：以板材W1的板厚越薄越减小聚光直径的方式加大向聚光透镜27入射的激光光束的射束直径，以板材W1的板厚越厚越加大聚光直径的方式减小向聚光透镜27入射的激光光束的射束直径。即使驱动部282及302使凸透镜28及凹透镜30移动，从聚光透镜27射出并聚光于板材W1的激光光束的焦点位置也固定不变。
此外，射束直径D内的光强度分布通过传递至过程光纤12的芯和包层的激光光束的反射合成而形成。如图5的(a)及(b)所示，即使射束直径D变化，射束直径D内的光强度分布也基本不变化，即使发生了变化，也极其微小。
若控制部50使聚光透镜27移动，则如图5的(c)所示，能够使焦点位置变化。有如下情况：不是使板材W1的表面为焦点位置，而是将稍微偏离板材W1的表面或背面的位置作为焦点位置进行切断加工。
在由操作部51输入了焦点位置的情况下，控制部50以成为输入的焦点位置的方式控制驱动部272，使聚光透镜27移动。即使使聚光透镜27移动而变更焦点位置，聚光直径d也不变化。
如上所述，根据本实施方式的激光加工机100，能够相互独立地调整聚光直径d和焦点位置。在无需变更焦点位置的情况下，也可以构成为使聚光透镜27的位置固定而仅使凸透镜28及凹透镜30移动自如。
控制部50也可以根据板材W1的板厚连续调整聚光直径d，例如，划分为板厚6mm～30mm的厚板和板厚0.1mm～6mm的薄板，以两个阶段调整聚光直径d。而且，也可以划分为板厚12mm～30mm的厚板和2mm～12mm的中厚板以及0.1mm～2mm的薄板，以三个阶段调整聚光直径d。控制部50也可以将板材W1的板厚分成四个以上的组，在四个阶段以上调整聚光直径d。
本实施方式的激光加工机100能够调整聚光直径d，因此不更换透镜等结构部件便能够将预定范围的板厚的板材W1与各自的板厚相符地适当进行切断加工。
根据本实施方式的激光加工机100，使用具有正焦距的第一透镜(凸透镜28)和具有负焦距的第二透镜(凹透镜30)以及具有正焦距的第三透镜(聚光透镜27)这三个透镜即可。因此，相比专利文献1记载的结构，能够将结构简化，能够低成本地实现不更换结构部件便能够对预定范围的板厚的板材进行切断加工的激光加工机。
根据本实施方式的激光加工机100，构成为至少仅使第一及第二透镜移动自如，从而能够实现与板厚相符的适当的切断加工。
本发明不限定于以上说明的本实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够进行各种变形。
生产上的可利用性
本发明能够在利用激光光束对多个板厚的板材进行切断加工时使用。

Claims (5)

1.一种激光加工机，其特征在于，具备：
第一透镜，其在光轴方向上移动自如，具有正焦距，且将从激光光束的射出端射出的激光光束的发散光转换成会聚光；
第二透镜，其在光轴方向上移动自如，具有负焦距，且入射上述会聚光；以及
第三透镜，其具有正焦距，且将从上述第二透镜射出的激光光束进行聚光，并照射至板材，
上述第二透镜与上述第一透镜的光轴方向的位置对应地配置于从上述会聚光聚光的位置向上述第一透镜侧偏离与上述第二透镜的焦距相同的距离的位置，并将上述会聚光转换成平行光。
2.根据权利要求1所述的激光加工机，其特征在于，还具备：
第一移动机构，其用于使上述第一透镜移动；
第二移动机构，其用于使上述第二透镜移动；
第一驱动部，其驱动上述第一移动机构；
第二驱动部，其驱动上述第二移动机构；以及
控制部，其以使上述第一透镜及上述第二透镜按照上述板材的加工条件移动的方式控制上述第一驱动部及上述第二驱动部。
3.根据权利要求2所述的激光加工机，其特征在于，
上述控制部以如下方式控制上述第一驱动部及上述第二驱动部：以上述板材的板厚越薄越减小聚光直径的方式加大向上述第三透镜入射的激光光束的射束直径，以上述板材的板厚越厚越加大聚光直径的方式减小向上述第三透镜入射的激光光束的射束直径，
即使上述第一驱动部及上述第二驱动部使上述第一透镜及上述第二透镜移动，从上述第三透镜射出并聚光于上述板材的激光光束的焦点位置也固定。
4.根据权利要求1所述的激光加工机，其特征在于，
上述第三透镜构成为，在光轴方向上移动自如，且使激光光束的焦点位置变化。
5.根据权利要求4所述的激光加工机，其特征在于，还具备：
第一移动机构，其用于使上述第一透镜移动；
第二移动机构，其用于使上述第二透镜移动；
第三移动机构，其用于使上述第三透镜移动；
第一驱动部，其驱动上述第一移动机构；
第二驱动部，其驱动上述第二移动机构；
第三驱动部，其驱动上述第三移动机构；以及
控制部，其以使上述第一透镜和上述第二透镜以及上述第三透镜按照上述板材的加工条件移动的方式控制上述第一驱动部、上述第二驱动部以及上述第三驱动部。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109143795A (zh) * 2018-09-30 2019-01-04 联想(北京)有限公司 一种光刻镜片的制作方法和镜头
CN111624725A (zh) * 2020-04-22 2020-09-04 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种实现变焦及光路整形的系统
CN111790982A (zh) * 2020-07-15 2020-10-20 中国航空制造技术研究院 一种激光制孔装置及方法
CN112705841A (zh) * 2020-12-18 2021-04-27 武汉理工大学 基于多边形扫描转镜的超快激光高速微纳加工系统
WO2021239155A1 (zh) * 2020-05-29 2021-12-02 方强 光学变焦对焦镜头及其机械结构、光学结构及其使用方法
CN113751862A (zh) * 2020-05-29 2021-12-07 方强 基于两片透镜的变焦对焦激光切割头
CN114007801A (zh) * 2019-06-06 2022-02-01 株式会社天田集团 激光加工机以及激光加工方法
CN114682907A (zh) * 2022-06-04 2022-07-01 济南邦德激光股份有限公司 一种高功率激光切割光路系统、激光切割头及其使用方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170088844A (ko) * 2014-11-20 2017-08-02 니폰 제온 가부시키가이샤 광학 필름의 제조 방법
DE102015108248B4 (de) * 2015-05-26 2024-02-08 Scanlab Gmbh System für Lasermaterialbearbeitung und Verfahren zum Einstellen der Größe und Position eines Laserfokus
JP6419901B1 (ja) * 2017-06-20 2018-11-07 株式会社アマダホールディングス レーザ加工機
JP6643397B2 (ja) * 2018-05-10 2020-02-12 株式会社アマダホールディングス レーザ加工機及び光学部品の状態検出方法
JP2019203946A (ja) * 2018-05-22 2019-11-28 三菱重工業株式会社 ファイバ結合装置及びレーザ加工装置
JP7186071B2 (ja) * 2018-11-22 2022-12-08 株式会社アマダ レーザ発振器及びレーザ加工機

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03189090A (ja) * 1989-12-18 1991-08-19 Koike Sanso Kogyo Co Ltd レーザー加工トーチ
CN1966198A (zh) * 2005-11-16 2007-05-23 株式会社迪斯科 激光加工装置
CN101041205A (zh) * 2002-08-30 2007-09-26 住友重机械工业株式会社 激光加工方法及加工装置
JP2010158331A (ja) * 2009-01-07 2010-07-22 Nidek Co Ltd 眼科用レーザ治療装置
CN102348530A (zh) * 2009-06-29 2012-02-08 西进商事株式会社 激光照射装置和激光加工方法
JP2013202675A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Mitsubishi Electric Corp レーザ加工ヘッドおよびレーザ加工装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60186984U (ja) * 1984-05-19 1985-12-11 三洋電機株式会社 集光装置
JPH0538593A (ja) * 1991-08-01 1993-02-19 Amada Co Ltd レーザ加工ヘツド
GB9501412D0 (en) * 1995-01-25 1995-03-15 Lumonics Ltd Laser apparatus
DE19825092C2 (de) * 1998-06-05 2000-03-16 Baasel Carl Lasertech Lasersystem zur Erzeugung eines fokussierten Laserstrahls mit variablem Fokusdurchmesser
JP4664269B2 (ja) * 2006-12-05 2011-04-06 住友重機械工業株式会社 レーザ加工装置及びレーザ加工方法
DE102011117607B4 (de) 2011-10-28 2017-03-30 Highyag Lasertechnologie Gmbh Optisches System und Verwendung des optischen Systems

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03189090A (ja) * 1989-12-18 1991-08-19 Koike Sanso Kogyo Co Ltd レーザー加工トーチ
CN101041205A (zh) * 2002-08-30 2007-09-26 住友重机械工业株式会社 激光加工方法及加工装置
CN1966198A (zh) * 2005-11-16 2007-05-23 株式会社迪斯科 激光加工装置
JP2010158331A (ja) * 2009-01-07 2010-07-22 Nidek Co Ltd 眼科用レーザ治療装置
CN102348530A (zh) * 2009-06-29 2012-02-08 西进商事株式会社 激光照射装置和激光加工方法
JP2013202675A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Mitsubishi Electric Corp レーザ加工ヘッドおよびレーザ加工装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109143795A (zh) * 2018-09-30 2019-01-04 联想(北京)有限公司 一种光刻镜片的制作方法和镜头
CN114007801A (zh) * 2019-06-06 2022-02-01 株式会社天田集团 激光加工机以及激光加工方法
CN114007801B (zh) * 2019-06-06 2023-10-31 株式会社天田集团 激光加工机以及激光加工方法
CN111624725A (zh) * 2020-04-22 2020-09-04 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种实现变焦及光路整形的系统
WO2021239155A1 (zh) * 2020-05-29 2021-12-02 方强 光学变焦对焦镜头及其机械结构、光学结构及其使用方法
CN113751862A (zh) * 2020-05-29 2021-12-07 方强 基于两片透镜的变焦对焦激光切割头
CN113798659A (zh) * 2020-05-29 2021-12-17 方强 光学变焦对焦镜头及其机械结构、光学结构及其使用方法
CN111790982A (zh) * 2020-07-15 2020-10-20 中国航空制造技术研究院 一种激光制孔装置及方法
CN112705841A (zh) * 2020-12-18 2021-04-27 武汉理工大学 基于多边形扫描转镜的超快激光高速微纳加工系统
CN114682907A (zh) * 2022-06-04 2022-07-01 济南邦德激光股份有限公司 一种高功率激光切割光路系统、激光切割头及其使用方法
CN114682907B (zh) * 2022-06-04 2022-09-02 济南邦德激光股份有限公司 一种高功率激光切割光路系统、激光切割头及其使用方法

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Publication number Publication date
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