JP2015016485A - Laser cutting device and laser cutting method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、切断する材料を固定しレーザーヘッドを移動させる材料固定/ヘッドXY移動方式において、材料をレーザー切断する際、ワークテーブル上に設置される材料の焼けおよび焦げの品質不良を発生させないレーザー切断装置及びこのレーザー切断装置を用いた材料のレーザー切断方法に関するものである。 In the material fixing / head XY moving system in which the material to be cut is fixed and the laser head is moved, the present invention is a laser that does not cause poor quality of burning and scorching of the material placed on the work table when laser cutting the material. The present invention relates to a cutting device and a laser cutting method of a material using the laser cutting device.
材料の切断方法の一つとしてレーザー切断があり、上述の材料固定/ヘッドXY移動方式と、材料をY方向移動しレーザーヘッドをX方向に移動させる材料Y移動/ヘッドX移動方式がある。 Laser cutting is one of the material cutting methods, and there are the material fixing / head XY moving method described above and the material Y moving / head X moving method in which the material is moved in the Y direction and the laser head is moved in the X direction.
材料Y移動/ヘッドX移動方式の場合、製品形状全てを切断してしまうと、原材料から切断部が切り離されてとり残されてしまう。そのため、製品形状の一部に未切断部を残して切断し、後工程で除去しなければならないという問題がある。 In the case of the material Y movement / head X movement method, if the entire product shape is cut, the cut portion is separated from the raw material and left behind. For this reason, there is a problem that the product must be cut while leaving an uncut portion in a part of the product shape and removed in a subsequent process.
材料固定/ヘッドXY移動方式の場合、材料を移動させないため製品形状全て切断可能である。しかし、切断する材料が木質系材料のとき、この方式にて金属製の材料支持体である剣山の直上の材料を切断する場合、剣山の一部がレーザーにより溶け金属蒸気が材料に付着したり、または金属表面でレーザーが反射し、材料に焼けおよび焦げが発生したりする等の品質不良が発生するという問題がある。なお、剣山は金属製の材料支持体であるのが一般的であるが他の材料であっても良い。 In the case of the material fixing / head XY movement method, since the material is not moved, the entire product shape can be cut. However, when the material to be cut is a wood-based material, when cutting the material directly above Kureyama, which is a metal material support, using this method, a part of the sword is melted by the laser and metal vapor adheres to the material. In addition, there is a problem that a laser beam is reflected on the metal surface, resulting in poor quality such as burning and scorching of the material. Kenyama is generally a metal material support, but other materials may be used.
例えば、特許文献1において、取り外し可能な剣山で構成されるレーザー切断装置のワークテーブルについて記載されている。
For example, in
このようなワークテーブルにおいては、切断位置と剣山位置が重なった際に、剣山を取り外す必要があり、切断する材料の支持ピッチが長くなり、レーザー切断の際、レーザーと同軸から流れるアシストガスの噴出により材料のばたつきが発生し、切断不良となる。また、剣山位置の取り外しは作業者が実施するため、生産能力が著しく低下する。 In such a work table, when the cutting position and the sword mountain position overlap, it is necessary to remove the sword mountain, the support pitch of the material to be cut becomes longer, and the assist gas jets from the same axis as the laser during laser cutting. As a result, flapping of the material occurs, resulting in poor cutting. Moreover, since the worker removes the sword mountain position, the production capacity is significantly reduced.
そこで本発明は、材料をレーザー切断する際、切断する材料の直下にワークテーブルの剣山が配置されることがない構成にすることで、材料の焼けおよび焦げによる品質不良の発生を低減することの出来るレーザー切断装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention reduces the occurrence of poor quality due to burning and scorching of the material by adopting a configuration in which the sword mountain of the work table is not arranged directly under the material to be cut when laser cutting the material. An object of the present invention is to provide a laser cutting device that can be used.
本発明のレーザー切断装置は、材料を設置するためのワークテーブルと、ワークテーブルに保持され、ワークテーブルに対向してX方向及びY方向に移動可能なレーザーヘッドと、ワークテーブル上に設置されY軸方向に二本平行に設けられるY方向LMレールと、Y方向LMレール上をY方向に摺動するY方向駆動ベースと、Y方向駆動ベースをY方向に駆動するY軸用駆動手段と、Y方向駆動ベース上にX軸方向に設けられるX方向LMレールと、X方向LMレール上をX方向に摺動するX方向駆動ベースと、X方向駆動ベースをX軸方向に駆動するX軸用駆動手段と、X方向駆動ベース上に設けられる剣山とを備える。 The laser cutting device according to the present invention includes a work table for placing materials, a laser head held on the work table and movable in the X and Y directions facing the work table, and a Y installed on the work table. Two Y-direction LM rails provided in parallel in the axial direction; a Y-direction drive base that slides in the Y-direction on the Y-direction LM rail; and a Y-axis drive means that drives the Y-direction drive base in the Y-direction; An X-direction LM rail provided in the X-axis direction on the Y-direction drive base, an X-direction drive base that slides in the X direction on the X-direction LM rail, and an X-axis drive that drives the X-direction drive base in the X-axis direction Drive means and a sword mountain provided on the X-direction drive base.
本発明のレーザー切断装置によれば、レーザー切断位置の直下に剣山が配置されることが無いため、レーザー切断時に発生する材料の焼けおよび焦げによる品質不良の発生を低減することが出来る。 According to the laser cutting device of the present invention, since no sword is disposed immediately below the laser cutting position, it is possible to reduce the occurrence of quality defects due to burning and scorching of the material that occurs during laser cutting.
実施の形態1.
図1、図2を用いて実施の形態1のレーザー切断装置を説明する。図1はレーザー切断装置を示す斜視図である。図2はワークテーブルを示す上面図である。
A laser cutting apparatus according to
レーザー切断装置100は、X方向およびY方向に移動可能なレーザーヘッド1と切断する材料16を設置するためのワークテーブル2から構成される。図2において縦方向をX方向、横方向をY方向とする。ワークテーブル2は、複数のX方向駆動ベース4と複数のY方向駆動ベース5とから構成される。それぞれのX方向駆動ベース4には、先端の尖った形状であり金属である剣山3が固定されている。また、それぞれのY方向駆動ベース5には複数のX方向駆動ベース4が配置されている。尚、剣山3の数はワークテーブル2の大きさによって決定される。Y方向LMレールはワークテーブル上にY軸方向に二本平行に設けられる。
The
ワークテーブル2には、材料16を支持する剣山3がX方向駆動ベース4上に設置されている。X方向駆動ベース4はY方向LMレール7にガイドされ、またX方向駆動ベース4と接続しているX方向台形ネジ6は、X軸用サーボモーター8とも接続している。そのため、サーボモーター8が駆動すると、X方向駆動ベース4がX方向に平行移動可能な構造となっている。ここではX軸用駆動手段としてX軸用サーボモーター8を用いているが、サーボモーター以外の駆動手段であっても良い。
On the work table 2, the
尚、剣山3の先端形状は材料16を載せた状態で移動するため、球状が望ましい。また、剣山3はX方向にテーブルサイズに合わせて複数設置されており、端部X方向駆動ベース4aが右ネジの場合、次端部X方向駆動ベース4bは左ネジ、次次端部X方向駆動ベース4cは右ネジと、交互に右ネジと左ネジとが切り替わる構造となっている。この構造を採用することにより、X軸用サーボモーター8を回転させたとき、X方向台形ネジ6を駆動させた場合にも、隣接するX方向駆動ベース4は近づいたり遠ざかったりするので等ピッチのまま移動することがない。すなわち、X方向駆動ベース4は隣り同士がX軸上にそれぞれ反対方向へ移動する。このように、X方向に移動させたい剣山3を任意の位置に変更可能とする。
In addition, since the tip shape of the
また、各X方向駆動ベース4に単独でサーボモーターを配置し各個動作させる構成も考えられるが、この構成の場合には部品数が増加し装置が複雑になる。実施の形態1のレーザー切断装置の構成によれば、レーザー切断位置直下に剣山3が来ないように剣山間ピッチを動作させればいいので、部品数を削減し装置を簡易化することができる。
A configuration is also conceivable in which servo motors are individually arranged on each
尚、剣山間X方向ピッチ15は、材料16の切断時のアシストガス噴射で発生する材料16のバタツキによる切断品質不良を防止するため、100mm以下が望ましい。ここで、レーザー切断時に材料16を抜けたレーザーが剣山3に照射したことにより発生する、金属蒸気の噴射による品質不良およびレーザー光の反射による材料16の焼けおよび焦げ等の品質不良を防止するためには、レーザー切断位置と剣山3との距離を10mm以上離すことが望ましい。そのため、剣山3の移動ストロークは10mm以上必要となる。ここで、レーザー切断位置と剣山3との距離とは、剣山3の外周とレーザーの焦点との距離である。なお、レーザーヘッド1に用いられるレーザーのスポット径は0.1mm程度である。
The
次に、複数のX方向駆動ベース4が配置されたY方向駆動ベース5は、X方向LMレール9にガイドされ、またY方向台形ネジ10と接続している。Y方向台形ネジ10とY軸用サーボモーター11を接続することにより、Y方向駆動ベース5はY方向に移動可能な構造となっている。ここではY軸用駆動手段としてY軸用サーボモーター11を用いているが、サーボモーター以外の駆動手段であっても良い。
Next, the Y-
上記の構造を採用することにより、後に説明する図3、図4に示すようにX方向/Y方向に剣山間ピッチを変更可能となり、切断サイズに合わせて、切断位置の直下に剣山3が配置されないように、剣山3を移動可能となる。
By adopting the above structure, it becomes possible to change the pitch between the sword mountain in the X direction / Y direction as shown in FIGS. 3 and 4 to be described later, and the
実施の形態1のレーザー切断装置によれば、レーザー切断位置の直下に剣山3が配置されることが無いため、レーザー切断時に発生する材料16の焼けおよび焦げによる品質不良の発生を低減することが出来る。
According to the laser cutting apparatus of the first embodiment, since the
図3(a)は、本発明の実施の形態1による材料16を切断する場合のフローチャートである。図3(b)は、本発明の実施の形態1による剣山位置を設定するフローチャートに対応するレーザー切断時の概念図である。図3(b)において縦方向をX方向、横方向をY方向とする。
FIG. 3A is a flowchart in the case of cutting the material 16 according to the first embodiment of the present invention. FIG.3 (b) is a conceptual diagram at the time of the laser cutting corresponding to the flowchart which sets the sword mountain position by
最初に切断する材料16の隅部を基準位置30にセットする(ステップST11)。続いて切断形状(A)17の切断を開始する(ステップST12)。切断形状(A)17の形状データと剣山位置データをソフト上で比較し、切断位置が剣山3の直上からXY方向に10mm未満に配置されていないか判定を行う(ステップST13)。レーザー切断位置―剣山間距離が10mm以上ある場合、そのまま切断形状(A)17となるように、レーザー切断を実施する。ここで、レーザー切断位置―剣山間距離が10mm未満の領域を干渉位置29とすると、レーザー切断位置が干渉位置29にある場合は、干渉位置29の領域外になるように剣山3を移動させる(ステップST14)。そして、剣山3の移動完了後に切断形状(A)17のレーザー切断を実施する(ステップST15)。
The corner of the material 16 to be cut first is set at the reference position 30 (step ST11). Subsequently, the cutting of the cutting shape (A) 17 is started (step ST12). The shape data of the cutting shape (A) 17 and the sword mountain position data are compared on the software, and it is determined whether or not the cutting position is arranged less than 10 mm in the XY direction from directly above the sword mountain 3 (step ST13). When the distance between the laser cutting position and the sword mountain is 10 mm or more, laser cutting is performed so that the cutting shape (A) 17 is obtained as it is. Here, assuming that the region where the distance between the laser cutting position and the sword mountain is less than 10 mm is the
次に切断形状(B)18の切断準備を開始し(ステップST16)、全ての形状を切断するまでステップST13〜ステップST16を繰り返す。尚、上記のフローチャートは自動回路で構成されており、全ての切断が完了するまで、レーザー切断装置は動作し続ける(ステップST17)。 Next, preparation for cutting the cut shape (B) 18 is started (step ST16), and steps ST13 to ST16 are repeated until all shapes are cut. The above flow chart is constituted by an automatic circuit, and the laser cutting device continues to operate until all the cutting is completed (step ST17).
この自動回路で装置を動作させることにより、剣山3の位置判別および移動は自動で可能となるため、生産性向上および省人化が図れる。また、この自動回路は、一般流通ソフトを用いるため、改造することが困難なネスティングソフトを使用する必要がない。
By operating the apparatus with this automatic circuit, the position of the
図4(a)は、本発明の実施の形態1による材料16から複数の形状を切断する場合のフローチャートである。図4(b)は、材料16から複数の形状を切断する場合の概念図である。図4(b)において縦方向をX方向、横方向をY方向とする。
FIG. 4A is a flowchart in the case of cutting a plurality of shapes from the material 16 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4B is a conceptual diagram when cutting a plurality of shapes from the
最初に材料16の隅部を基準位置30にセットする(ステップST21)。次に全製品を切断するための材料16を配置する(ステップST22)。その後、全てのレーザー切断位置に対して、レーザー切断位置―剣山間距離が10mm以上あるか判定を行う(ステップST23)。レーザー切断位置―剣山間距離が10mm以上ある場合は全ての形状のレーザー切断を実施する。レーザー切断位置―剣山間距離が10mm未満の場合は、その対象の剣山3のみ移動を行う(ステップST24)。その後、材料16を全形状に切断する(ステップST25)。剣山3をどのような位置に移動してもレーザー切断位置―剣山間距離が10mm以上にならない場合は、実施の形態1に示すように、ひとつの切断形状毎に配置し、切断を実施する。
First, the corner of the
上記のフローを採用することにより、剣山3の移動が最初の1回だけに限定されるため、生産能力の向上が可能となる。また、材料16の配置を変更することなく切断することが出来る。
By adopting the above flow, the movement of the
実施の形態2.
図5は本発明の実施の形態2による伸縮アーム19で構成されたレーザー切断装置ワークテーブルを示す側面図である。実施の形態1のレーザー切断装置では剣山3のX軸用駆動手段にX方向台形ネジ6を用いたが、実施の形態2のレーザー切断装置では剣山3のX軸用駆動手段に伸縮アーム19を用いる。
FIG. 5 is a side view showing the work table of the laser cutting device constituted by the
剣山3はX方向駆動ベース4上に設置されており、X方向駆動ベース4はリンク機構20とY方向LMレール7を介して接続されている。リンク機構20の片側端部は固定ブロック21に接続している。また、リンク機構20のもう一方の端部は、ネジを介してX軸用サーボモーター8と接続している。この機構により、一つのX軸用サーボモーター8によって隣接するX方向駆動ベース4は剣山間X方向ピッチ15を拡縮可能となる。また、同様にX方向駆動ベース4をリンク機構20とX方向LMレール9を介して、Y軸用サーボモーター11と接続することにより、Y方向においても一つのY軸用サーボモーター11で剣山間Y方向ピッチ25を拡縮可能となる。
The
実施の形態2のレーザー切断装置によれば、少ない部品数で、材料16を切断する形状に合わせて切断位置の直下に剣山3が配置されないように、剣山3を移動可能となる。
According to the laser cutting device of the second embodiment, the
実施の形態3.
図6は、本発明の実施の形態3による昇降式剣山で構成されたレーザー切断装置ワークテーブルを示す側面図である。
FIG. 6 is a side view showing a laser cutting device work table constituted by a liftable sword mountain according to
剣山3はシリンダー22を介してワークテーブル2に設置されており、剣山3は自動でZ方向に昇降可能な構造となっている。また、剣山間X方向ピッチ15と剣山間Y方向ピッチ25は50mm以下になっており、一つの剣山3が下降しても、切断する材料16の支持ピッチは100mm以下を確保可能となっている。このため、一つの剣山3がZ方向に下がっていても材料16がばたつくことなく、切断可能となっている。また、剣山3の昇降距離23は200mm以上となっている。昇降距離23が200mm未満の場合、レーザー光が剣山3にあたると、木質系材料のように鉄系材質と比較して低い出力のレーザー光において、焦点がずれていても剣山3が溶けて金属蒸気が発生し、品質不良となる。このようにZ方向に昇降可能な剣山3の構造がX方向/Y方向に等しい間隔で設置されている。
The
続いて、図7に昇降式剣山を用いて全ての形状を切断する場合のフローチャートを示す。図7は本発明の実施の形態3による昇降式剣山を設定するフローチャートである。
Then, the flowchart in the case of cutting | disconnecting all shapes using a raising / lowering sword mountain is shown in FIG. FIG. 7 is a flowchart for setting up a liftable sword mountain according to
最初に材料16の隅部を基準位置30にセットする(ステップST31)。次に材料16をワークテーブル2上に配置する(ステップST32)。その後、全てのレーザー切断位置に対して、レーザー切断位置―剣山間距離が10mm以上あるか判定を行う(ステップST33)。レーザー切断位置―剣山間距離が10mm以上ある場合は、全ての切断形状のレーザー切断を実施する。レーザー切断位置―剣山間距離が10mm未満の場合は、その対象の剣山3を下降する(ステップST34)。1つ目の切断(ステップST35)が完了すると、2つ目の切断形状を割付け、同様に剣山3の昇降を行う(ステップST36)。その後、同様のフローを最後の切断形状まで繰り返し、全ての形状の切断を実施する(ステップST37)。
First, the corner of the
実施の形態3のレーザー切断装置は、昇降式剣山および剣山昇降制御のフローを用いることにより、剣山3の昇降による簡単な装置構成で安定した品質である材料16の切断が可能となる。
The laser cutting apparatus according to the third embodiment can cut the material 16 having a stable quality with a simple apparatus configuration by raising and lowering the
1 レーザーヘッド
2 ワークテーブル
3 剣山
4 X方向駆動ベース
5 Y方向駆動ベース
6 X方向台形ネジ
7 X方向LMレール
8 X軸用サーボモーター
9 Y方向LMレール
10 Y方向台形ネジ
11 Y軸用サーボモーター
16 材料
19 伸縮アーム
20 リンク機構
22 シリンダー
29 干渉位置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ワークテーブルに保持され、前記ワークテーブルに対向してX方向及びY方向に移動可能なレーザーヘッドと、
前記ワークテーブル上に設置されY軸方向に二本平行に設けられるY方向LMレールと、
前記Y方向LMレール上をY方向に摺動するY方向駆動ベースと、
前記Y方向駆動ベースをY方向に駆動するY軸用駆動手段と、
前記Y方向駆動ベース上にX軸方向に設けられるX方向LMレールと、
前記X方向LMレール上をX方向に摺動するX方向駆動ベースと、
前記X方向駆動ベースをX軸方向に駆動するX軸用駆動手段と、
前記X方向駆動ベース上に設けられる剣山とを備えるレーザー切断装置。 A work table for installing materials,
A laser head held on the work table and movable in the X direction and the Y direction to face the work table;
A Y-direction LM rail installed on the work table and provided in parallel in the Y-axis direction;
A Y-direction drive base that slides in the Y-direction on the Y-direction LM rail;
Y-axis drive means for driving the Y-direction drive base in the Y-direction;
An X-direction LM rail provided in the X-axis direction on the Y-direction drive base;
An X-direction drive base that slides in the X direction on the X-direction LM rail;
X-axis drive means for driving the X-direction drive base in the X-axis direction;
A laser cutting device comprising a sword mountain provided on the X-direction drive base.
レーザー切断位置と前記剣山との距離が所定値未満であるとき、
前記距離が前記所定値以上となるように前記剣山を移動させる請求項4に記載のレーザー切断装置。 The automatic circuit is
When the distance between the laser cutting position and the sword mountain is less than a predetermined value,
The laser cutting device according to claim 4, wherein the sword mountain is moved so that the distance is equal to or greater than the predetermined value.
前記ワークテーブルに保持され、前記ワークテーブルに対向してX方向及びY方向に移動可能なレーザーヘッドと、
前記ワークテーブルに設置された複数の剣山をZ方向に昇降可能なシリンダーとを有することを特徴とするレーザー切断装置。 A work table for installing materials,
A laser head held on the work table and movable in the X direction and the Y direction to face the work table;
A laser cutting device comprising: a cylinder capable of moving up and down a plurality of sword mountains installed on the work table in the Z direction.
Priority Applications (1)
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JP2013144662A JP2015016485A (en) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Laser cutting device and laser cutting method |
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CN108213741A (en) * | 2018-03-21 | 2018-06-29 | 东莞市合力激光设备有限公司 | A kind of double-workbench laser cutting machine |
JP7510858B2 (en) | 2020-11-25 | 2024-07-04 | 株式会社アマダ | Laser Processing Equipment |
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