JPH058073A - Laser beam machine - Google Patents
Laser beam machineInfo
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- JPH058073A JPH058073A JP3157954A JP15795491A JPH058073A JP H058073 A JPH058073 A JP H058073A JP 3157954 A JP3157954 A JP 3157954A JP 15795491 A JP15795491 A JP 15795491A JP H058073 A JPH058073 A JP H058073A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はレーザービームを用いて
被加工物(以下ワークと称する)の切断、溶接、熱処
理、トリミング等を行うレーザ加工装置に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing apparatus for cutting, welding, heat treating, trimming and the like of a work (hereinafter referred to as a work) using a laser beam.
【0002】[0002]
【従来の技術】図8は、例えば特開昭64-87098号公報に
示された従来技術の一例を示したものである。1はワー
ク、2は集光レンズ3によって一点に集められたレーザ
ービームのビーム集光点で、この点で最適な加工が行え
る。4は集光レンズ3を取り付ける加工ヘッド、5はレ
ーザービームを反射して方向を変えるベンドミラー、6
は可変長のビーム伝送路、7はレーザービーム発振器、
8はレーザービームである。図中(a)はワークの加工
中においてレーザービームの伝送距離が最も短くなると
きであり、(b)は最も長くなるときである。D1は
(a)の場合に集光レンズ3に入射するレーザービーム
のビーム径、D2は(b)の場合に集光レンズ3に入射
するレーザービームのビーム径である。2. Description of the Related Art FIG. 8 shows an example of a conventional technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 64-87098. Reference numeral 1 is a work, and 2 is a beam converging point of the laser beam collected by the condensing lens 3 at one point, and optimum processing can be performed at this point. 4 is a processing head for attaching the condenser lens 3, 5 is a bend mirror for changing the direction by reflecting the laser beam, 6
Is a variable length beam transmission line, 7 is a laser beam oscillator,
8 is a laser beam. In the figure, (a) is the time when the transmission distance of the laser beam is the shortest during processing of the workpiece, and (b) is the time when it is the longest. D1 is the beam diameter of the laser beam that enters the condenser lens 3 in the case of (a), and D2 is the beam diameter of the laser beam that enters the condenser lens 3 in the case of (b).
【0003】従来のレーザ加工装置は上記のように構成
されているので、レーザービーム8はレーザービーム発
振器7より射出され、ビーム伝送路6内を通りベンドミ
ラー5によって反射されワーク1の方向に変えられる。
このレーザービーム8は加工ヘッド4に取り付けられた
集光レンズ3によって集光され、ビーム集光点2で一点
に集められる。このビーム集光点2がワーク1の表面上
にある状態(図8−a)が最適な加工条件であり、これ
をジャストフォーカスと称している。Since the conventional laser processing apparatus is constructed as described above, the laser beam 8 is emitted from the laser beam oscillator 7, passes through the beam transmission path 6 and is reflected by the bend mirror 5 to change the direction of the work 1. To be
The laser beam 8 is condensed by the condenser lens 3 attached to the processing head 4, and is converged at the beam condensing point 2. The optimum processing condition is when the beam converging point 2 is on the surface of the work 1 (FIG. 8A), which is called just focus.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のレ
ーザ加工装置ではワークが巨大な場合、図8の最短距離
(a)と最長距離(b)ではレーザービーム発振器7か
ら集光レンズ3までのレーザービーム8の伝送距離が大
きく異なる。レーザービーム8のビーム径は発散角の影
響により、伝送距離が長くなるほど大きくなるので
(b)の場合に集光レンズ3に入射するビーム径D2の
方が(a)の場合に集光レンズ3に入射するビーム径D
1よりも大きくなる。一般に集光レンズ3からビーム集
光点2の距離(以下焦点距離と称する)は、集光レンズ
3に入射するレーザビーム8のビーム径により変化する
ので(b)の場合の焦点距離と(a)の場合の焦点距離
には差が生じてしまう。そのため(a)の位置ではジャ
ストフォーカスであったものが、(b)の位置ではジャ
ストフォーカスからはずれてしまい、加工不良が発生す
るという問題点があった。When the work is enormous in the conventional laser processing apparatus as described above, from the laser beam oscillator 7 to the condenser lens 3 at the shortest distance (a) and the longest distance (b) in FIG. The transmission distance of the laser beam 8 is greatly different. The beam diameter of the laser beam 8 becomes larger as the transmission distance becomes longer due to the influence of the divergence angle. Therefore, in the case of (b), the beam diameter D2 incident on the condenser lens 3 is (a). Beam diameter D
Greater than 1. In general, the distance from the condensing lens 3 to the beam condensing point 2 (hereinafter referred to as the focal length) changes depending on the beam diameter of the laser beam 8 incident on the condensing lens 3, so that the focal length in the case of (b) and (a There is a difference in the focal length in the case of). Therefore, the just focus at the position (a) is out of the just focus at the position (b), which causes a problem that a processing defect occurs.
【0005】この発明はかかる問題点を解決するために
なされたもので、レーザービームの伝送距離に関わら
ず、常にジャストフォーカスを保つレーザー加工装置を
得ることを目的としている。The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a laser processing apparatus which always keeps a just focus regardless of the transmission distance of a laser beam.
【0006】また該装置に用いられるビーム径安定化装
置は、焦点距離が異なる集光光学装置を用いるときも簡
単にジャストフォーカスを得られることを目的としてい
る。Further, the beam diameter stabilizing device used in the apparatus is intended to easily obtain a just focus even when using condensing optical devices having different focal lengths.
【0007】さらに該装置に用いられるビーム径安定化
装置は、大出力のレーザ加工装置にも安定した性能を奏
することを目的としている。Further, the beam diameter stabilizing device used in the apparatus is intended to exhibit stable performance even in a high power laser processing apparatus.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明に関わるレーザ
加工装置は、集光光学装置のレーザービーム入射側のビ
ーム伝送路上に、ビーム径と同じ、もしくは小さい開口
部をもつビーム径安定化装置を設けたものである。A laser processing apparatus according to the present invention comprises a beam diameter stabilizing device having an opening equal to or smaller than the beam diameter on a beam transmission path on the laser beam incident side of a focusing optical device. It is provided.
【0009】また該ビーム径安定化装置には、開口部の
口径を調節できる口径調節装置を設けている。Further, the beam diameter stabilizing device is provided with a diameter adjusting device capable of adjusting the diameter of the opening.
【0010】さらに、該ビーム径安定化装置には、レー
ザービームの外縁部を遮蔽するレーザービーム反射板、
これを冷却する冷却装置を付加している。Further, the beam diameter stabilizing device includes a laser beam reflector for shielding the outer edge of the laser beam,
A cooling device for cooling this is added.
【0011】[0011]
【作用】上記のように構成されたレーザ加工装置は、レ
ーザービームの伝送距離が長くなりビーム径が大きくな
っても、ビーム径安定化装置の開口部より大きい部分
(レーザービームの外縁部)は集光光学装置直前でカッ
トされ、集光光学装置に入射するレーザービームのビー
ム径は常に一定となる。In the laser processing apparatus configured as described above, even if the laser beam transmission distance becomes long and the beam diameter becomes large, a portion (outer edge portion of the laser beam) larger than the opening of the beam diameter stabilizing device The beam diameter of the laser beam that is cut just before the focusing optical device and enters the focusing optical device is always constant.
【0012】また開口部の口径を調節して集光光学装置
に入射するビーム径を自由に設定できる。Further, the diameter of the beam entering the focusing optical device can be freely set by adjusting the diameter of the opening.
【0013】さらに強制冷却することにより、ビーム径
安定化装置の発熱を抑えられる。Further, by forced cooling, heat generation of the beam diameter stabilizing device can be suppressed.
【0014】[0014]
実施例1.図1は本発明の一実施例によるレーザ加工装
置のシステム構成図である。図に於いて1〜8は上記従
来装置と全く同一のものである。9は集光レンズ3に入
射するレーザービーム8のビーム径を規定するビーム径
安定化装置である。図2は上記ビーム径安定化装置を示
す平面図で、図3は図2のIII-III 断面図である。図
2、3に於いて10はレーザービームを反射するレーザー
ビーム反射板で、レーザービーム高反射材料(例えばCO
2 レーザーの場合は銅もしくはアルミニウム等)で構成
されている。11はビーム径安定化装置を加工ヘッドに取
り付ける取付金具、12はレーザービーム反射板10の中央
部に直径D3で空けた開口部、9は上記構成からなるビ
ーム径安定化装置である。尚、図1において(a)はレ
ーザービーム発振器7から集光レンズ3までのレーザー
ビーム伝送距離が最も短い場合であり、D1はこのとき
集光レンズ3に入射するレーザービーム8のビーム径で
ある。(b)はレーザービーム伝送距離が最も長い場合
であり、D2はこのとき集光レンズ3に入射しようとす
るレーザービーム8のビーム径である。D3はビーム径
安定化装置9の開口部12の口径である。Example 1. FIG. 1 is a system configuration diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 to 8 are exactly the same as the above-mentioned conventional device. A beam diameter stabilizing device 9 regulates the beam diameter of the laser beam 8 incident on the condenser lens 3. 2 is a plan view showing the beam diameter stabilizing device, and FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. In FIGS. 2 and 3, reference numeral 10 denotes a laser beam reflector which reflects the laser beam, and is a highly reflective material of the laser beam (for example, CO
In the case of 2 lasers, it is composed of copper or aluminum). Reference numeral 11 is a fitting for attaching the beam diameter stabilizing device to the processing head, 12 is an opening formed in the central portion of the laser beam reflector 10 with a diameter D3, and 9 is a beam diameter stabilizing device having the above configuration. 1A shows the case where the laser beam transmission distance from the laser beam oscillator 7 to the condenser lens 3 is the shortest, and D1 is the beam diameter of the laser beam 8 incident on the condenser lens 3 at this time. . (B) is the case where the laser beam transmission distance is the longest, and D2 is the beam diameter of the laser beam 8 which is about to enter the condenser lens 3 at this time. D3 is the diameter of the opening 12 of the beam diameter stabilizing device 9.
【0015】上記のように構成されたレーザ加工装置に
おいては、レーザービームの伝送距離が最短である
(a)の位置における集光レンズ3に入射するビーム径
D1が最も小さくなる。このときを基準として、集光レ
ンズ3の直前のビーム伝送路上に開口部12の口径D3が
ビーム径D1と同じ寸法のビーム径安定化装置9を、取
付金具11で加工ヘッド4に取り付ける。この状態で加工
条件をジャストフォーカスに設定しワーク1の加工を始
める。加工が進行し、レーザービーム発振器7から集光
レンズ3までの伝送距離が十分長くなった。(b)の位
置では、発散角の影響からビーム径D2はビーム径安定
化装置9の開口部12の口径D3(=D1)より大きくな
っている。ここで、レーザービーム8がビーム径安定化
装置9を通過する際、初めに設定した開口部12の口径D
3(=D1)より大きな部分(レーザービームの外縁
部)はレーザービーム反射板10によりカットされ、集光
レンズ3に入射するビーム径は伝送距離に関わらず常に
D1となる。これにより集光レンズ3の焦点距離は一定
に保たれ、レーザービームの伝送距離の変化に関わら
ず、ジャストフォーカスを維持できるため、ワーク1が
巨大な場合も問題なく加工できる。In the laser processing apparatus configured as described above, the beam diameter D1 incident on the condenser lens 3 at the position (a) where the transmission distance of the laser beam is shortest is the smallest. Based on this time, the beam diameter stabilizing device 9 in which the aperture diameter D3 of the opening 12 is the same as the beam diameter D1 is attached to the machining head 4 on the beam transmission path immediately before the condenser lens 3 by the attachment fitting 11. In this state, the processing condition is set to just focus and the processing of the work 1 is started. As the processing progressed, the transmission distance from the laser beam oscillator 7 to the condenser lens 3 became sufficiently long. At the position (b), the beam diameter D2 is larger than the diameter D3 (= D1) of the opening 12 of the beam diameter stabilizing device 9 due to the influence of the divergence angle. Here, when the laser beam 8 passes through the beam diameter stabilizing device 9, the diameter D of the opening 12 initially set is set.
A portion larger than 3 (= D1) (outer edge portion of the laser beam) is cut by the laser beam reflecting plate 10, and the beam diameter incident on the condenser lens 3 is always D1 regardless of the transmission distance. As a result, the focal length of the condenser lens 3 is kept constant and the just focus can be maintained regardless of the change in the transmission distance of the laser beam, so that the work 1 can be processed without problems even if it is huge.
【0016】実施例2.上記実施例1ではビーム径安定
化装置9の開口部12を固定にしたが、図4に示すように
開口部12を可変することもできる。即ち13は可変アパチ
ャーであり、これで開口部12の口径D3を調節する。14
は可変アパチャー13を駆動するアパチャー駆動機構であ
る。この場合、焦点距離の異なった集光レンズを用いて
も、そのレンズに最適な入射ビーム径を与えて焦点距離
を調節することができる。Example 2. Although the opening 12 of the beam diameter stabilizing device 9 is fixed in the first embodiment, the opening 12 can be changed as shown in FIG. That is, 13 is a variable aperture, which adjusts the diameter D3 of the opening 12. 14
Is an aperture drive mechanism that drives the variable aperture 13. In this case, even if condensing lenses having different focal lengths are used, the focal length can be adjusted by giving an optimum incident beam diameter to the lens.
【0017】実施例3.また上記実施例ではビーム径安
定化装置は自然空冷であったが、強制的に冷却してもよ
い。それを、図5、6、7に示す。図5は本実施例のビ
ーム径安定化装置の一例を示す平面図であり、図6は図
5のVI−VI断面図、図7は本実施例のシステム構成図で
ある。図5〜7に於いて15は取付金具11に冷却ホース18
を取り付けるための口金部、16はレーザービーム反射板
10の内部を中空にして冷却液19が循環できるように形成
した冷却液通路、17は冷却液を循環および冷却する冷却
ユニットである。この場合、ビーム径安定化装置を大出
力のレーザー加工装置に用いても発熱することなく、安
定した性能を奏する。また本実施例では冷却液19が循環
するための出入口となる口金部15を2個しか設けていな
いが、この口金部15の個数は2個に限定するものでなく
複数個設けることもできる。さらに本実施例では、冷却
媒体として液体を使用しているが、気体を使用しても同
様の効果を期待できる。この場合、冷却液通路16に冷却
ガスを通す方法の他にレーザービーム反射板10に冷却ガ
スを吹き付けることもできる。Embodiment 3. Although the beam diameter stabilizing device is naturally air cooled in the above embodiment, it may be forcibly cooled. It is shown in FIGS. FIG. 5 is a plan view showing an example of the beam diameter stabilizing device of this embodiment, FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI of FIG. 5, and FIG. 7 is a system configuration diagram of this embodiment. In FIGS. 5 to 7, 15 is a mounting hose 11 and a cooling hose 18
Mouth part for attaching, 16 is a laser beam reflector
A cooling liquid passage is formed by making the inside of 10 hollow so that the cooling liquid 19 can circulate, and a cooling unit 17 that circulates and cools the cooling liquid. In this case, even if the beam diameter stabilizing device is used in a high-power laser processing device, it does not generate heat and exhibits stable performance. Further, in the present embodiment, only two bases 15 serving as inlets / outlets for circulating the cooling liquid 19 are provided, but the number of bases 15 is not limited to two, and a plurality of bases may be provided. Further, although the liquid is used as the cooling medium in the present embodiment, the same effect can be expected by using the gas. In this case, in addition to the method of passing the cooling gas through the cooling liquid passage 16, the cooling gas can be blown onto the laser beam reflector 10.
【0018】なお上記実施例では集光光学装置として集
光レンズを用いているが、レーザービームを光学的に集
光できれば良く、例えば放物面鏡等を使用することもで
きる。Although a condenser lens is used as the condenser optical device in the above embodiment, it is sufficient if the laser beam can be optically condensed, and for example, a parabolic mirror or the like can be used.
【0019】[0019]
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects.
【0020】ビーム径安定化装置を取り付けることによ
り、集光光学装置に入射するビーム径が規定されるので
集光光学装置の焦点距離が一定となり、レーザービーム
の伝送距離に関わらずジャストフォーカスを維持するこ
とができる。By attaching the beam diameter stabilizing device, the diameter of the beam incident on the condensing optical device is regulated so that the focal length of the condensing optical device becomes constant and the just focus is maintained regardless of the transmission distance of the laser beam. can do.
【0021】ビーム径安定化装置の開口部を可変にする
ことにより、異なった焦点距離の集光光学装置に対し、
該装置に最適な入射ビーム径を与えて焦点距離を調節
し、簡単にジャストフォーカスに設定できる。By making the aperture of the beam diameter stabilizing device variable, it is possible to use a condensing optical device having different focal lengths.
Just focus can be easily set by giving an optimum incident beam diameter to the device and adjusting the focal length.
【0022】ビーム径安定化装置を強制冷却することに
より発熱が抑えられるので、大出力のレーザ加工装置に
用いても発熱することなく安定した性能を奏する。Since the heat generation is suppressed by forcibly cooling the beam diameter stabilizing device, stable performance is achieved without heat generation even when used in a high-power laser processing device.
【図1】この発明の実施例1のシステム構成図である。FIG. 1 is a system configuration diagram of a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の主要部の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a main part of FIG.
【図3】図2のIII-III 線に沿う断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG.
【図4】この発明の実施例2の主要部の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a main part of a second embodiment of the present invention.
【図5】この発明の実施例3の主要部を示す平面図であ
る。FIG. 5 is a plan view showing a main part of a third embodiment of the present invention.
【図6】図5のVI−VI線に沿う断面図である。6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG.
【図7】この発明の実施例3のシステム構成図である。FIG. 7 is a system configuration diagram of a third embodiment of the present invention.
【図8】従来のレーザ加工装置のシステム構成図であ
る。FIG. 8 is a system configuration diagram of a conventional laser processing apparatus.
1 ワーク 2 ビーム集光点 3 集光レンズ 4 加工ヘッド 5 ベンドミラー 6 ビーム伝送路 7 レーザービーム発振器 8 レーザービーム 9 ビーム径安定化装置 10 レーザービーム反射板 11 取付金具 12 開口部 13 可変アパチャー 14 アパチャー駆動機構 15 口金部 16 冷却液通路 17 冷却ユニット 18 冷却ホース 19 冷却液 1 work 2 beam focusing point 3 condenser lens 4 processing head 5 Bend mirror 6 beam transmission line 7 Laser beam oscillator 8 laser beam 9 Beam diameter stabilization device 10 Laser beam reflector 11 Mounting bracket 12 openings 13 variable aperture 14 Aperture drive mechanism 15 Clasp 16 Coolant passage 17 Cooling unit 18 cooling hose 19 Coolant
Claims (3)
集光光学装置、この集光光学装置のレーザービーム入射
側に設けられ上記入射側のビーム径と同じ、もしくは小
さい口径の開口部を有し、上記集光光学装置に入射する
レーザービームのビーム径を規定するビーム径安定化装
置を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。1. A condensing optical device for condensing a laser beam onto a work piece, and an opening provided on the laser beam incident side of the condensing optical device and having a diameter equal to or smaller than the beam diameter on the incident side. Then, a laser processing apparatus is provided, which is provided with a beam diameter stabilizing device that regulates a beam diameter of the laser beam incident on the condensing optical device.
径を調節する口径調節装置を有することを特徴とする請
求項1項記載のレーザ加工装置。2. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the beam diameter stabilizing device has a diameter adjusting device for adjusting the diameter of the opening.
の外縁部を遮蔽するレーザービーム反射板と、この反射
板を冷却する冷却装置を有することを特徴とする、請求
項1項または2項記載のレーザ加工装置。3. The beam diameter stabilizing device comprises a laser beam reflector for shielding the outer edge of the laser beam and a cooling device for cooling the reflector. Laser processing equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3157954A JPH058073A (en) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Laser beam machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3157954A JPH058073A (en) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Laser beam machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH058073A true JPH058073A (en) | 1993-01-19 |
Family
ID=15661093
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3157954A Pending JPH058073A (en) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Laser beam machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH058073A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010179325A (en) * | 2009-02-04 | 2010-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | Laser machining apparatus |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6234985B2 (en) * | 1978-10-09 | 1987-07-30 | Kyoritsu Kk | |
JPH03124388A (en) * | 1989-10-09 | 1991-05-27 | Toshiba Corp | Laser beam machine |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP3157954A patent/JPH058073A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6234985B2 (en) * | 1978-10-09 | 1987-07-30 | Kyoritsu Kk | |
JPH03124388A (en) * | 1989-10-09 | 1991-05-27 | Toshiba Corp | Laser beam machine |
Cited By (1)
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JP2010179325A (en) * | 2009-02-04 | 2010-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | Laser machining apparatus |
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