JPH03186811A - レーザスキャナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、入射されたレーザ光を偏光ミラーの回転によ
り偏光してレーザ光の位置合わせを行なうレーザ加工機
用回転型スキャナ装置で、特にその回転のための駆動源
に圧電アクチュエータを用いると共に、この圧電アクチ
ュエータの出力を差動増速機（商品名：ハーモニックド
ライブ）を介してミラー軸に伝達するようにしたレーザ
スキャナ装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の上記レーザスキャナ装置は、第５図から第７図に
示すようになっていて、本体１に回転自在に支持される
ミラー２の出力軸３は差動増速機構（商品名：ハーモニ
ックドライブ）４を介して駆動軸５に連結されている。

そしてこの駆動軸５にベルクランク状のレバー６の中間
が楔着してあり、このレバー６の一方のアームに圧電ア
クチュエータ７の先端で、かつこれの自然状態における
中心部に接触する第１カムフオロア８ａを回転自在に支
持し、また他方のアームには反力ばね９に支持された反
力ブランジャ１０の先端の中心部に接触する第２カムフ
オロア８ｂが回転自在に支持してある。

また上記ミラー２の入力軸３には、ピニオンギヤ１１が
固着されており、このピニオンギヤ１１にラックプラン
ジャ１２のラック部が噛合してある。そしてこのラック
プランジャ１２の先端が非接触型の変位センサ１３に対
向させてあり、これらにより、ミラー２の入力軸３の回
転角が検出されるようになっている。

なお１２ａは上記ラックプランジャ１２と本体１との制
に介装したばねであり、このばね１２ａにてラックプラ
ンジャ１２を一方へ付勢することにより、上記差動増速
機構４のバックラッシュをキャンセルし、かつ反力を増
加している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来のレーザスキャナ装置にあっては、ミラー２の
出力軸３の回転角をラックプランジャ１２の直動変位に
変換してこれを変位センサ１３にて検出しているため、
直線性には優れているが、回転動作を直線動作にするた
めにラックプランジャ１２を用いなければならず、この
部分の構成が大きくなって検出部の慣性が小さくできず
、このため、レーザスキャナ装置の立ち上がり、周波数
特性で表わされる動特性が悪かった。

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、ミラー
の回転角を検出する回転角検出部の構成をコンパクトに
することができると共に、この回転角検出部の慣性を軽
減して動特性を改善することができるレーザスキャナ装
置を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係るレーザスキャ
ナ装置は、圧電アクチュエータの直動変位にてレバーを
回動し、このレバーの回動を差動増速機構を介してミラ
ーの入力軸に増速して伝達するようにしたレーザスキャ
ナ装置において、ミラーの回転角を検出するミラー回転
検出機構を、ミラーの回転軸の外周に異種金属を接合し
、この両金属の接合線部に非接触渦電流変位計を対向さ
せた構成にした。

〔作　　用〕

ミラーの回転角は接触渦電流変位計にて検出される。

〔実　施　例〕

本発明の実施例を第１図から第４図に基づいて説明する
。なおこの実施例において、第５図から第７図に示す従
来例と同一部材は同一符号を付して説明を省略する。

差動増速機構４の出力軸１４の外側に、異なる種類の２
つの金属である第１金属１５と第２金属１６が円周方向
に接合して固着してある。

そしてこの両金属１５．１６の接合線１７に対向する位
置に非接触渦電流変位計１８のセンサヘッドが本体に取
付けられて設けである。

上記第１金属１５にはＳＵＳ　（ステンレス）が、また
第２金属１６にはＡｐ　（アルミニウム）がそれぞれ用
いられており、この両金属１５゜１６の接合線１７の回
転方向の変位が非接触渦電流変位計１８にて検出される
ようになっている。

上記両金属１５．１６に対する非接触渦電流変位計１８
の人出力特性は第４図に示すようになり、固定されてい
るセンサヘッド１８ａに対して接合線１７が左右に移動
することにより、センサ出力は曲線ａ、ｂのように変化
する。なお接合線１７の左側はＳＵＳ、右側はＡｊ７で
あり、曲線ａは３．６ｖセツト、ｂは２．３３Ｖセツト
の場合である。

この入出力特性から鎖線で囲んだ部分、すなわち、変位
に対して変化が大きく、かつ一定の割合で変化している
部分を測定範囲として用いる。つまり、第４図において
、センサヘッド１８ａに対して接合線１７が、検出時に
左側へ移動する方向にセットする。

図中１９は制御系を示すもので、非接触渦電流変位計１
８の検出出力Ｖｆと指令部２０からの指令信号Ｖｉｎが
比較器２１に入力されており、比較器２１はこれら偏差
ΔＶをとって、これを制御部２２に入力する。制御部２
２は人力された偏差信号ΔＶを圧電アクチュエータ７の
駆動信号としてパワーアンプ２３に人力する。パワーア
ンプ２３にて増幅された入力信号は圧電アクチュエータ
７に入力され、これにより圧電アクチユニータフが作動
する。２４は上記制御部２２よりの出力信号に高周波信
号を印加する高周波発生器である。

上記構成における作用は第３図のフローチャートに示す
ようになる。

すなわち、指令部２０より指令信号Ｖｌｎを出力する（
ステップ１）。比較器２１にて上記指令部２０よりの指
令信号Ｖ］ｎと非接触渦電流変位計１８からの検出出力
Ｖｆの差△Ｖを算出する（ステップ２）。そしてこのと
きΔＶ−０であると位置決め完了となる。△Ｖ≠０であ
ると、この差△Ｖを制御部２２へ入力する（ステップ３
）。制御部２２ではに、・△Ｖを演算し、このに、・△
Ｖをパワーアンプ２３へ出力する（ステップ４）。ここ
でに、はＰＩＤゲインである。またこのとき高周波発生
器２４よりパワーアンプ２３へＶｄｓｉｎｗｔの高周波
が出力されており、パワーアンプ２３へはＶｃ−Ｋ。

△Ｖ十Ｖｄｓｉｎｗｔが入力される（ステップ５）。こ
こでＶｄは高周波振幅、Ｗはその周期である。そしてパ
ワーアンプ２３からＶｏｕｔ　−に２・Ｖｃが圧電アク
チュエータ７へ出力される（ステップ６）。圧電アクチ
ュエータ７により最終ミラー回転角θ−に３・Ｋ４・Ｖ
　ｏｕｔが与えられる（ステップ７）。ミラー２の回転
角θは非接触渦電流変位計１８にて検出され、その検出
信号Ｖｆ−にθを比較器２１へ出力する（ステップ８）
。ここでＫはセンサゲインである。また上記ステップ７
におけるに３は回転変換ゲインｒａｄ／μｍ、に４は増
速機ゲインである。

上記作用において、差動増速機構４の伝達系のバックラ
ッシュはラックプランジャ１２と本体１との間に介装さ
れたばね１．２　ａにてキャンセルされる。

またミラー２の回転角θの検出はミラー２の回転角θを
、非接触渦電流変位計１８にて直接検出するので、従来
のラックプランジャと検出プレートとからなる回転角検
出部分の慣性が約４０％減少し、スキャナの立ち上がり
応答性が向上した。なおこの回転角検出部分の慣性の減
少分は駆動系全体では１０〜１５％の慣性の減少となる
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ミラー２の回転角θを検出する回転角
検出部の構成をコンパクトにすることができる。またこ
の部分の慣性が小さくなってスキャナ装置としての動特
性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本発明の実施例を示すもので、第１
図は要部の断面図、第２図は第１図の■−■線に沿う断
面図、第３図はフローチャート、第４図は異種金属検体
に対する人出力特性を示す線図である。第５図から第７
図は従来例を示すもので、第５図は要部の断面図、第６
図は°第５図のＶｌ−Ｖｌ線に沿う断面図、第７図は第
５図の■−■線に沿う断面図である。 １は本体、２はミラー　３は出力軸、４は差動増速機構
、６はレバー　７は圧電アクチュエ−タ、１．５．１６
は異種の金属、］７は接合線、１８は非接触渦電流変位
計、１つは制御系。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧電アクチュエータの直動変位にてレバーを回動し、こ
   のレバーの回動を差動増速機構を介してミラーの入力軸
   に増速して伝達するようにしたレーザスキャナ装置にお
   いて、ミラーの回転角を検出するミラー回転検出機構を
   、ミラーの回転軸の外周に異種金属を接合し、この両金
   属の接合線部に非接触渦電流変位計を対向させた構成に
   したことを特徴とするレーザスキャナ装置。