JPH0342191A - Control circuit for scanning driving apparatus - Google Patents

Control circuit for scanning driving apparatus

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JPH0342191A
JPH0342191A JP1176579A JP17657989A JPH0342191A JP H0342191 A JPH0342191 A JP H0342191A JP 1176579 A JP1176579 A JP 1176579A JP 17657989 A JP17657989 A JP 17657989A JP H0342191 A JPH0342191 A JP H0342191A
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JP
Japan
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piezoelectric actuator
signal
output
power amplifier
control circuit
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JP1176579A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Ota
一男 太田
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To restrain fine vibration of a scanner generating from difference between time constants in a piezoelectric actuator and scanner mechanism part by continuously varying output current limit from a power amplifier correspondingly to detected signal from a detecting part at a continuously variable current limit part and then inputting the varied output current to a piezoelectric actuator. CONSTITUTION:To a comparator 12 transmitting deviation signal in comparison with output signal from a command part 13 and feedback signal of movement of the piezoelectric actuator 4 in control circuit, a VRATE detector 20 for detecting variable speed of command voltage is arranged connecting parallel to a PID control part 14. Further, to downstream side of the power amplifier for amplifying output from the PID control part 14, the continuously variable current limit part 21 for continuously varying the output current limit of the power amplifier 15 correspondingly to the detected value from the Vrate detector 20, is arranged. By this method, both time constants in the piezoelctric actuator 4 and the scanner mechanism part can be eliminated and the fine vibration of the scanner generating from the difference between both time constants is restrained and the highly accurate beam scanning can be executed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザトリマ、レーサマー力、ススクリペア
等のレーザ加工機やOA機器、映(象機器等に用いられ
るスキャニング駆動装置の制御回路に関するものである
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a control circuit for a scanning drive device used in laser processing machines such as laser trimmers, laser summer power, and scratch repair, office automation equipment, and imaging equipment. be.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図、第5図はレーザスキャナ装置を示すもので、こ
のレーザスキャナ装置は、偏光ミラー1、変位増幅機構
としての差動増幅器2、レバー3、圧電アクチュエータ
4、反力ばね5、位置センサ6、ブラケット7等で構成
されている。
4 and 5 show a laser scanner device, which includes a polarizing mirror 1, a differential amplifier 2 as a displacement amplification mechanism, a lever 3, a piezoelectric actuator 4, a reaction force spring 5, and a position sensor. 6, bracket 7, etc.

圧電アクチュエータ4は、制御回路aによって作動され
るものであって、入力された駆動(≦号に対応する直動
変位(矢印A〕j向)を発生ずる。そしてこの圧電アク
チュエータ4はピン8を介してレバー3に当接している
The piezoelectric actuator 4 is operated by the control circuit a, and generates a linear displacement (arrow A] j direction corresponding to the input drive (≦).The piezoelectric actuator 4 moves the pin 8 The lever 3 is in contact with the lever 3 through the lever 3.

レバー3は軸9に固定され、輔9を中心に回転自在にな
っており、その側面にL字状のブラケット7が取付けら
れている。また上記軸9に上記差動増速機2に連結され
ている。そしてこの差動土曽速機2の出力軸11に上記
偏光ミラー1が固着されている。またレバー3にはピス
トン10を介して反力ばね5の力が矢印B方向に作用し
ており、レバー3は圧電アクチュエータ4の変位によっ
て反時計方向に回動する力を受けると共に、反力ばね5
の反力によって時計方向に回転する力を受けている。
The lever 3 is fixed to a shaft 9 and is rotatable around the lever 9, and an L-shaped bracket 7 is attached to the side surface of the lever 3. Further, the shaft 9 is connected to the differential speed increaser 2 . The polarizing mirror 1 is fixed to the output shaft 11 of the differential Toso speed machine 2. Further, the force of a reaction spring 5 acts on the lever 3 in the direction of arrow B through the piston 10, and the lever 3 receives a counterclockwise rotational force due to the displacement of the piezoelectric actuator 4, and the force of the reaction spring 5 acts on the lever 3 through the piston 10. 5
It is receiving a force that rotates it clockwise due to the reaction force of .

すなわち、レバー3は圧電アクチュエータ4の直動変位
△Xを回転変位Δθに変換するものである。そして、軸
9の中心から圧電アクチュエータ4の中心(ピン8の位
置)までの距離をLとすると、上記回転変位△θは以下
の関係式%式% 非接触式の位置センサ6は、上記レバー3に取付けられ
たブラケット7までの距離の変化ΔXを計測し、この△
Xに対応する信号Vsをフィードバック信号として上記
制御回路aに入力するようになっている。
That is, the lever 3 converts the linear displacement ΔX of the piezoelectric actuator 4 into a rotational displacement Δθ. If the distance from the center of the shaft 9 to the center of the piezoelectric actuator 4 (the position of the pin 8) is L, the rotational displacement △θ is expressed by the following relational expression %. Measure the change ΔX in the distance to the bracket 7 attached to 3, and calculate this △
A signal Vs corresponding to X is input to the control circuit a as a feedback signal.

ところで、上記従来のレーザスキャナ装置における制御
回路aは第6図に示すようになっていて、位置センサ6
の検出出力Vs(”K+△X)は比較器12に入力され
ている。この比較器12には、指令部13から偏光ミラ
ー1を回転するための指令信号V0が入力されており、
比較器12はこれらの偏差△V (−Vo−Vs)をと
って、これをPID制御部14に入力する。
By the way, the control circuit a in the conventional laser scanner device is as shown in FIG.
The detection output Vs ("K+△X)" is input to the comparator 12.A command signal V0 for rotating the polarizing mirror 1 is input to the comparator 12 from the command section 13.
The comparator 12 takes these deviations ΔV (-Vo-Vs) and inputs it to the PID control section 14.

PID制御部14は入力された偏差信号△Vを圧電アク
チュエータ4の駆動信号としてパワアンプ15に入力す
る。パワーアンプ15で増幅された信号に2△Vは圧電
アクチュエータ4に入力され、圧電アクチュエータ4は
この入力信号に応じた直動変位がなされる。
The PID control unit 14 inputs the input deviation signal ΔV to the power amplifier 15 as a drive signal for the piezoelectric actuator 4. 2ΔV of the signal amplified by the power amplifier 15 is input to the piezoelectric actuator 4, and the piezoelectric actuator 4 is subjected to linear displacement according to this input signal.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来の制御回路では、パワーアンプ15の出力電流
リミットが固定リミットであって、入力周波数に対応で
きてなく、従って低周波領域での微振動が抑制できなか
った。
In the above-mentioned conventional control circuit, the output current limit of the power amplifier 15 is a fixed limit, and cannot correspond to the input frequency, so that it is not possible to suppress slight vibrations in the low frequency region.

すなわち、パワーアンプ15の出力電流が固定リミット
であると、圧電アクチュエータ4とスキャナ機構系の時
定数の関係は、T、、<<T、。、となってしまうので
振動が発生する。ここで、T Itは圧電アクチュエー
タ4の時定数、T、。、はスキャナ機構系の時定数であ
る。
That is, if the output current of the power amplifier 15 has a fixed limit, the relationship between the time constants of the piezoelectric actuator 4 and the scanner mechanism system is T, <<T. , which causes vibration. Here, T It is the time constant of the piezoelectric actuator 4, T. , is the time constant of the scanner mechanism system.

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、圧電ア
クチュエータとスキャナ機構部の両時定数の差から発生
するスキャナの微振動を抑制してより高精度な光走査を
実現することができるスキャニング駆動装置の制御回路
を堤供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above, and is a scanning drive capable of realizing more precise optical scanning by suppressing the slight vibrations of the scanner that occur due to the difference in time constant between the piezoelectric actuator and the scanner mechanism. Its purpose is to provide a control circuit for the device.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記1.1的を達成するために、本発明に係るスキャニ
ング駆動装置における制御回路は、入力された駆動信号
に対応する直動変位を発生する圧11iアクチュエータ
と、この圧電アクチュエータの直動変位を回転変位に変
換する直動回転変換部材と、出力軸に偏光ミラーが結合
され、上記直動回転変換部材の回転変位を士曽幅する変
位増幅機構と、偏光ミラーを回転駆動する駆動信号を上
記圧電アクチュエータに入力する制御回路とからなるス
キャニング駆動装置において、上記制御回路を指令部か
らの出力信号と圧電アクチュエータの動作のフィードバ
ック信号とを比較してその偏差信号を出する比較器に、
指令電圧の変化スピードを検出するV RATE検出部
をPID制御部と並列に接続して設け、またPID制御
部からの出力をj曽幅するパワーアンプの下流側に、上
記VRATE検出器からの検出値に対応してパワーアン
プの出力電流リミットを連続可変にする連続可変電流リ
ミット部を設けた構成となっている。
In order to achieve the above objective 1.1, the control circuit in the scanning drive device according to the present invention includes a pressure 11i actuator that generates a linear displacement corresponding to an input drive signal, and a linear displacement of this piezoelectric actuator. a linear motion rotation conversion member that converts the rotational displacement into a rotational displacement; a displacement amplification mechanism that has a polarizing mirror coupled to the output shaft and that increases the rotational displacement of the linear motion rotation conversion member; and a drive signal that rotationally drives the polarization mirror. In a scanning drive device comprising a control circuit input to a piezoelectric actuator, the control circuit is connected to a comparator that compares an output signal from a command unit and a feedback signal of the operation of the piezoelectric actuator and outputs a deviation signal.
A VRATE detection section that detects the speed of change of the command voltage is connected in parallel with the PID control section, and a detection section from the VRATE detector is installed downstream of the power amplifier that outputs the output from the PID control section. The configuration includes a continuously variable current limit section that continuously varies the output current limit of the power amplifier in accordance with the value.

〔作 用〕[For production]

比較器からの偏差信号によりPID制御部にて偏差電圧
をパワーアンプへ出力すると兵に、VRATE検出器に
て指令電圧の変化スピードが検出され、パワーアンプか
らの出力信号である出力電流リミットは、連続可変電流
リミット部にて、上記V RATE検出部からの検出信
号に対応して連続可変されて圧電アクチュエータへ入力
される。
When the PID controller outputs the deviation voltage to the power amplifier based on the deviation signal from the comparator, the change speed of the command voltage is detected by the VRATE detector, and the output current limit, which is the output signal from the power amplifier, is The continuously variable current limit section continuously varies the current in response to the detection signal from the V RATE detection section and inputs it to the piezoelectric actuator.

〔実 施 例〕〔Example〕

本発明の実施例を第1図に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention will be described based on FIG.

なおこの実施例において、第 図、第 図で示した従来
例と同一構成部材は同−n号を付して説明を省略する。
In this embodiment, the same constituent members as those of the conventional example shown in FIGS.

比較器12の下流側に、この比較器12からの指令電圧
△■の変化スピードΔ■/Δtを検出するV RATE
検出部20を上記PID制御部14と並列に設ける。ま
たパワーアンプ15の下流側に、上記V RATE検出
部20で検出したV RATHに対応してパワーアンプ
15の出力電流リミットを連続可変にする連続可変電流
リミット部21を介装する。22はPID制御部14と
パワーアンプ150間に接続した高周波発生器である。
V RATE is provided downstream of the comparator 12 to detect the speed of change Δ■/Δt of the command voltage Δ■ from the comparator 12.
A detection section 20 is provided in parallel with the PID control section 14. Further, on the downstream side of the power amplifier 15, a continuously variable current limit section 21 is provided that continuously varies the output current limit of the power amplifier 15 in accordance with the V RATH detected by the V RATE detection section 20. 22 is a high frequency generator connected between the PID control section 14 and the power amplifier 150.

上記構成における作用は第2図のフローチャトに示すよ
うになる。
The operation of the above configuration is shown in the flowchart of FIG.

すなわち、指令部13より指令信号V。を出力する(ス
テップl)。比較器12にて上記指令部13よりの指令
信号V0と位置センサ6からのフィードバック信号Vs
の差△■を算出する(ステップ2)。PIDiilli
1部14にて△Vに話づく偏差電圧に1△Vを算出する
(ステップ3)と共に、V RATE検出部20にて指
令電圧の変化スピード△V/△tを算出する(ステップ
3′)。上記PID制御部14にて算出された偏差電圧
に1△Vをパワーアンプ15へ入力する(ステップ4)
。パワーアンプ14より上記偏差電圧に1△Vに基づい
た出力電圧V。。
That is, the command signal V is sent from the command unit 13. is output (step l). The comparator 12 receives the command signal V0 from the command section 13 and the feedback signal Vs from the position sensor 6.
The difference Δ■ is calculated (step 2). PIDilli
In the first part 14, 1△V is calculated as the deviation voltage to be applied to △V (step 3), and at the same time, the change speed of command voltage △V/△t is calculated in the V RATE detection unit 20 (step 3'). . Input 1△V to the deviation voltage calculated by the PID control unit 14 to the power amplifier 15 (step 4)
. Output voltage V from the power amplifier 14 based on the above deviation voltage by 1△V. .

(−K 、  ・K2ΔV)が連続可変電流リミット部
21へ出力される(ステップ5)。連続可変電流リミッ
ト部21では上記パワーアンプ14からの出力電圧■。
(-K, ·K2ΔV) is output to the continuously variable current limiter 21 (step 5). The continuously variable current limiter 21 outputs the output voltage ■ from the power amplifier 14 .

1の電流がV RATE検出部20からの検出信号V□
T、!、により制限が加えられ、I jlml、(−に
4・V RATIりが設定される。そしてこの連続可変
電流リミット部21より、圧電アクチュエータの時定数
T1、が1/に4V RATEの圧電アクチュエータ変
位信号△x (−に1 ・K2 ・K3△V)が出力さ
れる。
1 is the detection signal V□ from the V RATE detection section 20
T,! , and a limit of 4 V RATI is set to I jlml, (-. Then, from this continuously variable current limiter 21, the time constant T1 of the piezoelectric actuator is set to 1/4V RATE displacement of the piezoelectric actuator. A signal △x (-1 ・K2 ・K3 △V) is output.

上記作用により圧電アクチュニータ4のg9定数T、。Due to the above action, the g9 constant T of the piezoelectric actuator 4.

とスキャナ機構部の時定数T10.か一致され、低周波
領域での微振動か抑制される。
and the time constant T10 of the scanner mechanism. are matched, and slight vibrations in the low frequency range are suppressed.

第3図(A)は指令部13より出力信号■。FIG. 3(A) shows the output signal ■ from the command unit 13.

を示すものであり、この出力信号V。に対して従来のス
キャナ回転出力は第3図(B)に示すようにその波形に
微振動があったが、本発明にあっては第3図(C)に示
すように微振動か発生しなかった。
This output signal V. On the other hand, the conventional scanner rotational output had slight vibrations in its waveform as shown in Figure 3 (B), but in the present invention, slight vibrations were generated as shown in Figure 3 (C). There wasn't.

なお、本実施例によれば、PID回路内に可変ダンピン
グ回路を設けてV RATEに1111限を加えても同
様な効果が得られる。
According to this embodiment, a similar effect can be obtained even if a variable damping circuit is provided in the PID circuit and a limit of 1111 is added to VRATE.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、圧電アクチュエータ4とスキャナ磯(
1号部の両時定数の差をなくすることができ、これによ
り、両i]1定数の差から定生するスキャナの微振動を
抑制することかでき、高稍度な光走査を実現することが
できる。
According to the present invention, the piezoelectric actuator 4 and the scanner iso (
It is possible to eliminate the difference between the two time constants of the No. 1 part, thereby suppressing the slight vibration of the scanner that occurs due to the difference between the two constants, and realizing highly precise optical scanning. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図、第2図は本発明の実施例を示すもので、第1図
は概略的な構成説明図、第2図は実施例の動作を説明す
るためのフローチャート、第3図(A)は入力指令の波
形図、第3図(B)は従来例におけるスキャナ回転出力
の波形図、第3図(C)は本発明におけるスキャナ回転
出力の波形図である。第4図、第5図は本発明を適用し
ようとするスキャニング駆動装置の一例を示す縦断面図
と横断面図、第6図は従来の制御回路図である。 1は偏光ミラ、2は差動増速機、3はレバー4は圧電ア
クチュエータ、5は反力ばね、6は非接触式の位置セン
サ、7はブラケット、9は軸、12は比較器、13は指
令部、14はPID制御部、15はパワーアンプ、20
はVll、ATE検出部、21は連続可変電流リミット
部。 第 5 図 第 3 図(Al +B) (C1 第 図
1 and 2 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a schematic configuration diagram, FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment, and FIG. 3 (A) 3B is a waveform diagram of the input command, FIG. 3B is a waveform diagram of the scanner rotational output in the conventional example, and FIG. 3C is a waveform diagram of the scanner rotational output in the present invention. FIGS. 4 and 5 are a longitudinal sectional view and a horizontal sectional view showing an example of a scanning drive device to which the present invention is applied, and FIG. 6 is a conventional control circuit diagram. 1 is a polarizing mirror, 2 is a differential speed increaser, 3 is a lever 4 is a piezoelectric actuator, 5 is a reaction force spring, 6 is a non-contact position sensor, 7 is a bracket, 9 is a shaft, 12 is a comparator, 13 is a command unit, 14 is a PID control unit, 15 is a power amplifier, 20
is a Vll, ATE detection section, and 21 is a continuously variable current limit section. Fig. 5 Fig. 3 (Al +B) (C1 Fig.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 入力された駆動信号に対応する直動変位を発生する圧電
アクチュエータと、この圧電アクチュエータの直動変位
を回転変位に変換する直動回転変換部材と、出力軸に偏
光ミラーが結合され、上記直動回転変換部材の回転変位
を増幅する変位増幅機構と、偏光ミラーを回転駆動する
駆動信号を上記圧電アクチュエータに入力する制御回路
とからなるスキャニング駆動装置において、上記制御回
路を指令部からの出力信号と圧電アクチュエータの動作
のフィードバック信号とを比較してその偏差信号を出す
る比較器に、指令電圧の変化スピードを検出するV_R
_A_T_E検出部をPID制御部と並列に接続して設
け、またPID制御部からの出力を増幅するパワーアン
プの下流側に、上記V_R_A_T_E検出器からの検
出値に対応してパワーアンプの出力電流リミットを連続
可変にする連続可変電流リミット部を設けたことを特徴
とするスキャニング駆動装置の制御回路。
A piezoelectric actuator that generates a linear displacement corresponding to an input drive signal, a linear rotation conversion member that converts the linear displacement of the piezoelectric actuator into a rotational displacement, and a polarizing mirror coupled to the output shaft, In a scanning drive device comprising a displacement amplification mechanism that amplifies the rotational displacement of the rotation conversion member, and a control circuit that inputs a drive signal for rotationally driving the polarizing mirror to the piezoelectric actuator, the control circuit is configured to receive an output signal from a command unit. A comparator that compares the feedback signal of the operation of the piezoelectric actuator and outputs a deviation signal, and a V_R that detects the speed of change of the command voltage.
An _A_T_E detection section is connected in parallel with the PID control section, and an output current limit of the power amplifier is installed downstream of the power amplifier that amplifies the output from the PID control section in accordance with the detected value from the V_R_A_T_E detector. A control circuit for a scanning drive device, characterized in that a continuously variable current limiter is provided to continuously vary the current limiter.
JP1176579A 1989-07-07 1989-07-07 Control circuit for scanning driving apparatus Pending JPH0342191A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104889297A (en) * 2015-05-15 2015-09-09 安庆师范学院 Full closed-loop control system and control method for hydraulic forging machine tool

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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