ガルバノ装置およびレーザ加工装置
【課題】ミラーの倒れによる加工用の光の位置決め精度又は物品の加工精度の低下を抑制する。
【解決手段】ガルバノ装置は、ミラー２と、ミラー２を回転させるモータ１と、ミラー２の被検領域６の傾きを検出する検出器ＤＴ１と、検出器ＤＴ１によって検出された被検領域６の傾きとミラー２の回転角とに基づいて該回転角におけるミラー２の倒れ量を得る処理部５０とを備える。
【解決手段】ガルバノ装置は、ミラー２と、ミラー２を回転させるモータ１と、ミラー２の被検領域６の傾きを検出する検出器ＤＴ１と、検出器ＤＴ１によって検出された被検領域６の傾きとミラー２の回転角とに基づいて該回転角におけるミラー２の倒れ量を得る処理部５０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガルバノ装置およびそれを含むレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ穴あけ加工機、レーザトリマ装置、レーザリペア装置などの工作機械においてガルバノ装置が使用される。ガルバノ装置は、モータの回転軸にミラーを取付けて該ミラーの回転角を制御しながら該ミラーでレーザ光を目標位置に向けて反射する。レーザ光の照射位置を目標位置に高精度に位置決めするためには、ミラーの回転角を高精度に制御する必要がある。ミラーの回転角の検出には、静電容量センサや、光学式又は磁気式エンコーダが用いられうる。
【０００３】
工作機械には高速性も求められていることから、ガルバノ装置のミラーを高速に回転駆動する必要がある。しかしながら、モータの回転軸およびミラーの動バランスが取れていない場合やモータの磁石とコイルとによって生じる力に回転方向以外の成分が含まれる場合に、モータの回転軸に対して倒れ方向に振動する振動が励起される。従来から、モータにおける振動を抑制するために回転軸に対する動バランスの調整を行うことが知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開昭６１−１１６６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
倒れ方向の振動は、従来のガルバノ装置が有するようなミラーの回転角を検出する検出器では検出することができず、当該振動が存在するままで物品が加工され、加工不良が生じうる。
【０００５】
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、例えば、ミラーの倒れによる加工用の光の位置決め精度又は物品の加工精度の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の側面は、ガルバノ装置に係り、前記ガルバノ装置は、ミラーと、前記ミラーを回転させるモータと、前記ミラーの被検領域の傾きを検出する検出器と、前記検出器によって検出された前記被検領域の傾きと前記ミラーの回転角とに基づいて前記回転角における前記ミラーの倒れ量を得る処理部とを備える。
【０００７】
本発明の第２の側面は、レーザ加工装置に係り、前記レーザ加工装置は、前記ガルバノ装置と、前記ガルバノ装置の前記ミラーにレーザ光を照射するレーザ光源とを備え、前記ミラーの回転角の制御によって加工対象の物品に対するレーザ光の照射位置が制御される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、ミラーの倒れによる加工用の光の位置決め精度又は物品の加工精度の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１０】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態のガルバノ装置の構成を模式的に示す図である。本発明の第１実施形態のガルバノ装置ＧＭ１は、ミラー２と、モータ（回転モータ）１と、検出器ＤＴ１と、処理部５０とを備える。モータ１は、ミラー２を回転させる。検出器ＤＴ１は、ミラー２の被検領域６の傾きを検出する。処理部５０は、検出器ＤＴ１によって検出された被検領域の傾きとミラー２の回転角とに基づいて該回転角におけるミラー２の倒れ角（倒れ量）を演算する。
【００１１】
ミラー２は、モータ１の回転軸９に取付けられていて、レーザ装置（不図示）から照射されるレーザ光を加工対象の物品又は他のミラーに向けて反射する。ミラー２は、モータ１によって回転方向３に回転される。ミラー２の回転角は、ロータリエンコーダ（回転検出器）８によって検出される。ミラー２は、軸倒れ方向４に倒れる。倒れとは、基準軸（回転軸９の設計上の中心軸）に対する傾きを意味する。
【００１２】
処理部５０は、この実施形態では、ミラー２の回転角を制御する制御部を兼ねていて、基準面に対するミラー２の回転角が目標回転角になるようにロータリエンコーダ８の出力（回転角）に基づいてモータ１をフィードバック制御する。
【００１３】
この実施形態では、検出器ＤＴ１は、ミラー２に検出光を照射する照射部５と、ミラー２で反射された検出光を受光する受光面を有するセンサ７とを含み、該受光面に検出光が入射する位置に基づいてミラー２の被検領域６の倒れを検出する。センサ７としては、例えば、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）が好適であり、受光面における検出光の受光位置に基づいて被検領域６の傾きを検出することができる。
図２は、ミラー２の倒れ角（倒れ量）を検出する原理を説明するための図である。この実施形態では、ミラー２の上部に被検領域６として平坦な反射面が形成されている。ここでは、一例として、被検領域６としての反射面がモータ１の回転軸９と直交する場合を考える。
【００１４】
センサ７は、１次元のＰＳＤであるものとする。モータ１の回転軸９と直交しかつミラー２のレーザ加工用の反射面６ｒとも直交するように配置されている。照射部５から射出される検出光の被検領域６への入射角をθ［ｒａｄ］とすると、検出光は、被検領域６から反射角θ［ｒａｄ］で反射してセンサ７に入射する。
【００１５】
センサ７の受光面とモータ１の回転軸９を延長した線とが交差する点Ｚと、ミラー２の被検領域６との距離をＲとすると、センサ７への検出光の入射位置は、点ＺからＲ・ｔａｎθだけ離れた位置となる。
【００１６】
図３は、ミラー２に角度θｔ［ｒａｄ］の倒れが発生した状態を示す図である。回転軸９は、ベアリング１０によって支持されうる。ベアリング１０は、ラジアル方向の荷重を支持する。ベアリング１０の内輪は、モータ１の回転軸（いわゆるロータ側）に取付けられ、ベアリング１０の外輪は、モータ１のケース側（いわゆるステータ側）に取付けられる。
【００１７】
このような構成において発生する倒れによる振動は、ベアリング１０を固定端として回転軸９およびミラー２が倒れることに起因する振動モードが支配的である。被検領域６への検出光の入射角は、θ＋θｔ［ｒａｄ］となり、反射角もθ＋θｔ［ｒａｄ］となる。このとき、センサ７の受光面への検出光の入射位置は、点ＺからＲ・ｔａｎ（θ＋２θｔ）だけ離れた位置となる。
【００１８】
図４は、図３に示す状態からミラー２をθｍ［ｒａｄ］だけモータ１によって回転させた状態を示す図である。ミラー２をθｍ［ｒａｄ］だけ回転させると、被検領域６に対する検出光の入射角は、θ＋θｔ・ｃｏｓ（θｍ）［ｒａｄ］となる。したがって、検出光は、反射角θ＋θｔ・ｃｏｓ（θｍ）［ｒａｄ］で反射されて、センサ７に入射する。このとき、センサ７への入射位置は、点ＺからＲ・ｔａｎ（θ＋２θｔ・ｃｏｓ（θｍ））だけ離れた位置となる。
【００１９】
ここで、Ｒおよびθは、設計値であるので、既知である。θｍは、ロータリエンコーダ８により検出することができる。
【００２０】
よって、処理部５０は、検出器ＤＴ１によってＲ・ｔａｎ（θ＋２θｔ・ｃｏｓ（θｍ））およびＲ・ｔａｎθを測定し、これに基づいて倒れ角（倒れ量）θｔを演算によって得る。処理部５０は、倒れ角（倒れ量）θｔが許容値を超えているときは、それを示すエラー信号を出力する。
図５は、図１に示す２つのガルバノ装置が組み込まれたレーザ加工装置の例である。このレーザ加工装置は、加工対象の物体３２に照射するレーザ光３１のＸ軸方向位置を制御するＸ軸ガルバノユニット（第１ガルバノユニット）と、レーザ光３１のＹ軸方向位置を制御するＹ軸ガルバノユニット（第２ガルバノユニット）と、制御部２０とを備えうる。Ｘ軸およびＹ軸は、ＸＹ座標系に従うものであり、互いに直交する軸である。
Ｘ軸ガルバノユニットは、Ｘ軸ミラー（第１ミラー）２３と、Ｘ軸ミラー２３を回転させるＸ軸モータ（第１モータ）２４と、Ｘ軸ミラー２３の倒れ角（倒れ量）を測定するＸ軸ミラー倒れ角測定部（第１測定部）２５とを含む。Ｘ軸ミラー倒れ角測定部２５は、図１〜図４を参照して説明した検出器（第１検出器）ＤＴ１および処理部（第１処理部）３０に相当する構成を含む。Ｘ軸ガルバノユニットは、更に、Ｘ軸モータ２４を制御するＸ軸モータ制御部２２と、Ｘ軸モータ２４に回転角を指令してレーザ光のＸ軸方向の位置を制御するＸ軸モータ位置位置指令部２１とを含みうる。
【００２１】
Ｙ軸ガルバノユニットは、Ｙ軸ミラー（第２ミラー）２８と、Ｙ軸ミラー２８を回転させるＹ軸モータ（第２モータ）２９と、Ｙ軸ミラー２８の倒れ角（倒れ量）を測定するＹ軸ミラー倒れ角測定部（第２測定部）３０とを含む。Ｙ軸ミラー倒れ角測定部３０は、図１〜図４を参照して説明した検出器（第２検出器）ＤＴ１および処理部（第２処理部）３０に相当する構成を含む。Ｙ軸ガルバノユニットは、更に、Ｙ軸モータ２９を制御するＹ軸モータ制御部２７と、Ｙ軸モータ２９に回転角を指令してレーザ光のＹ軸方向の位置を制御するＹ軸モータ位置位置指令部２６とを含みうる。Ｘ軸モータ２４の回転軸とＹ軸モータ２９の回転軸とは、互いに直交する。
制御部２０は、Ｘ軸ミラー倒れ角測定部２５から提供されるＸ軸ミラー２３の倒れ角およびＹ軸ミラー倒れ角測定部３０から提供されるＹ軸ミラー２８の倒れ角が許容値を超えている場合には、それらが許容値に収まるまで待つ。そして、制御部２０は、両倒れ角がそれぞれの許容値に収まった後に、物体３２の加工が開始又は再開されるように、レーザ装置３５、Ｘ軸モータ位置指令部２１およびＹ軸モータ位置指令部２６を制御する。
【００２２】
物体３２をレーザ加工する際は、制御部２０は、Ｘ軸モータ位置指令部２１およびＹ軸モータ位置指令部２６に物体３２の加工位置（レーザ光の照射位置）の座標を指令する。Ｘ軸モータ位置指令部２１およびＹ軸モータ位置指令部２６は、制御部２０から送られてきた座標をＸ軸ミラー２３およびＹ軸ミラー２８の回転角に変換し、その回転角を示す情報をＸ軸モータ制御部２２およびＹ軸モータ制御部２７に指令する。
【００２３】
加工速度を向上させるためにミラーの角加速度を速くすると、該ミラーの駆動を停止した時に該ミラーに倒れ（或いは、振動）が生じ、それが相当期間にわたって残りうる。そこで、上記のように、ミラーの倒れが許容値に収まるまで物体の加工の開始又は再開を待つことによって物体に加工不良を低減することができる。
［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態のガルバノ装置の構成を模式的に示す図である。第２実施形態のガルバノ装置ＧＭ２は、第１実施形態における検出器ＤＴ１を検出器ＤＴ２で置き換えたものである。第２実施形態において言及しない事項、第１実施形態に従いうる。
【００２４】
検出器ＤＴ２は、干渉計によって構成される変位計を含み、該変位計を使ってミラー２の被検領域１３の傾きを検出する。検出器ＤＴ２は、光源５ａと、ハーフミラー１１と、ミラー１２と、センサ１４とを含む。光源５ａから射出された光は、その一部がハーフミラー１１を透過してミラー２の被検領域１３である反射面で反射され、更にハーフミラー１１で反射されてセンサ１４の受光面に入射する。被検領域１３は、例えば、ミラー２の裏面に設けられうる。光源５ａから射出された光の他の一部は、ハーフミラー１１で反射され、ミラー１２で反射された後にハーフミラー１１を透過してセンサ１４の受光面に入射する。ミラー２の被検領域１３で反射された光とミラー１２で反射された光とによってセンサ１４の受光面に干渉縞が形成され、この干渉縞がセンサ１４によって検出される。このような干渉計は、マイケルソン干渉計と呼ばれる。ただし、検出器ＤＴ２は、他のタイプの干渉計で構成されてもよい。
【００２５】
図７は、一般的なマイケルソン干渉計の構成を示す図である。マイケルソン干渉計は、振動する物体の変位を測定するための測定器として知られている。光源Ａから出射された光は、ハーフミラーＢを透過する第１の光とハーフミラーＢで反射される第２の光とに分割される。ハーフミラーＢを透過した第１の光は、反射物（測定対象の物体）Ｄで反射され、ハーフミラーＢで更に反射されて観測点Ｅに入射する。ハーフミラーＢで反射された第２の光は、反射物Ｃで反射されてハーフミラーＢを透過して観測点Ｅに入射する。観測点Ｅに入射する第１の光と第２の光が干渉することによって干渉縞が形成される。反射物Ｄの変位に応じて第１の光および第２の光の光路長が変化することによって干渉縞が変化し、この変化を検出することによって光路長の変化、すなわち反射物ＤＥの変位を測定することができる。
【００２６】
図８は、ミラー２の倒れ角（倒れ量）の検出に関する説明図である。ミラー２の倒れがない状態において、ミラー２の加工用反射面（加工用のレーザ光を反射する面）が光源５ａの光軸と直交するものとする。ミラー２の裏面に加工用反射面と平行に設けられた被検領域１３としての反射面に入射した光は、ハーフミラー１１の方向に反射される。この状態における干渉計（検出器ＤＴ２）による測定値（変位量）を基準値０とする。
【００２７】
図９は、ミラー２に角度θｔ［ｒａｄ］の倒れが発生した状態を示す図である。この状態では、ミラー２の被検領域１３は、Ｒ２ｔａｎ（θｔ）の距離だけ光源５ａから離れていて、この変位が干渉計（検出器ＤＴ２）によって測定される。
【００２８】
図１０は、図９に示す状態からミラー２をθｍ［ｒａｄ］だけモータ１によって回転させた状態を示す図である。ミラー２をθｍ［ｒａｄ］だけ回転させると、被検領域１３は、Ｒ２ｔａｎ（θｔ）／ｃｏｓ（θｍ）の距離だけ光源５ａから離れ、この変位が干渉計（検出器ＤＴ２）によって測定される。
【００２９】
ここで、Ｒ２は、ミラー２側のベアリング１０から被検領域１３までの距離であり、既知である。θｍは、ロータリエンコーダ８により検出することができるほか、θｍとして目標回転角を使用することもできる。
【００３０】
よって、処理部５０は、干渉計によってＲ２ｔａｎ（θｔ）／ｃｏｓ（θｍ）で計算される変位量を測定することにより、倒れ角（倒れ量）θｔを演算によって得ることができる。
【００３１】
この実施形態のガルバノ装置も図５に例示するようなレーザ加工装置に組み込まれうる。そのようなレーザ加工装置の制御部２０は、Ｘ軸ミラー倒れ角測定部２５から提供されるＸ軸ミラー２３の倒れ角およびＹ軸ミラー倒れ角測定部３０から提供されるＹ軸ミラー２８の倒れ角がそれぞれ許容値に収まるまで待つ。そして、制御部２０は、両倒れ角がそれぞれの許容値に収まった後に、物体３２の加工が開始又は再開されるように、レーザ装置３５、Ｘ軸モータ位置指令部２１およびＹ軸モータ位置指令部２６を制御する。
【００３２】
この実施形態では、マイケルソン干渉計を適用した検出器を例示的に説明したが、このような検出器に代えて、例えば、レーザドップラー速度計、レーザドップラー振動計又はレーザエンコーダ等を適用した検出器を用いることもできる。
【００３３】
［第３実施形態］
図１１は、本発明の第３実施形態のガルバノ装置の構成を模式的に示す図である。第３実施形態のガルバノ装置ＧＭ３は、第１実施形態における検出器ＤＴ１を検出器ＤＴ３で置き換えたものである。第３実施形態において言及しない事項、第１実施形態に従いうる。
【００３４】
検出器ＤＴ３は、静電容量センサを含み、該静電容量センサを使ってミラー２の被検領域の傾きを検出する。検出器ＤＴ３は、ミラー２の被検領域に取付けられた受信電極１６と、受信電極１６と平行に対向するように配置された分割構造電極１５とを含む。分割構造電極１５は、例えば、円形の電極を一対の半円状電極（分割電極）に２分割した構造を有する。受信電極１６と分割構造電極１５とによってキャパシタンスが形成される。１／２周期の位相差を有する正弦波状の電気信号を２つの半円状電極に対して印加すると、受信電極１６では、分割構造電極１５の各半円状電極との容量結合によって電気信号が発生する。検出部ＤＴ３は、この電気信号を計測することにより、ミラー２の被検領域の倒れ角（倒れ量）を検出する。
【００３５】
図１２は、ミラー２の倒れ角（倒れ量）の検出に関する説明図であり、図１１に示す構成を上から見た図である。ミラー２の倒れがない状態のとき、ミラー２の被検領域に設けられた受信電極１６の中心と分割構造電極１５の中心とが一致している。そのため、図１２のように、受信電極１６と分割構造電極１５の２つの半円状電極のそれぞれとの重なり具合が同じであるので、受信電極１６に発生する信号の強度が０となる。
図１３は、ミラー２に角度θｔ［ｒａｄ］の倒れが発生した状態を示す図である。ベアリング１０は、ラジアル方向の荷重を支持する。ベアリング１０の内輪は、モータ１の回転軸（いわゆるロータ側）に取付けられ、ベアリング１０の外輪は、モータ１のケース側（いわゆるステータ側）に取付けられる。このような構成において発生する倒れによる振動は、ベアリング１０を固定端として回転軸９およびミラー２が倒れることに起因する振動モードが支配的である。回転軸９が振動している状態、すなわちミラー２に倒れが生じている状態におけるある瞬間において、受信電極１６は、分割構造電極１５の２つの半円状電極のうちの一方の半円状電極の影響を他方よりも大きく受ける。そこで、ミラー２の倒れ角度θｔと受信電極１６で発生する信号との関係を示すデータを予め求めて登録しておく。そして、ガルバノ装置ＧＭ３の動作時に、受信電極１６で発生する信号と当該データとに基づいてミラー２の被検領域の倒れ角（倒れ量）θｔを検出することができる。
【００３６】
ミラー２をθｍ［ｒａｄ］だけモータ１によって回転させた場合においては、受信電極１６と分割構造電極１５との空間的な配置が変化する。そこで、予め回転角θｍにおけるミラー２の被検領域の倒れ角θｔと受信電極１６で発生する信号との関係を示すデータを求めておく。そして、ガルバノ装置ＧＭ３の動作時に、処理部５０は、受信電極１６で発生する信号と当該データとに基づいて、回転角θｍにおけるミラー２の被検領域の倒れ角（倒れ量）θｔを得ることができる。
【００３７】
この実施形態のガルバノ装置も図５に例示するようなレーザ加工装置に組み込まれうる。そのようなレーザ加工装置の制御部２０は、Ｘ軸ミラー倒れ角測定部２５から提供されるＸ軸ミラー２３の倒れ角およびＹ軸ミラー倒れ角測定部３０から提供されるＹ軸ミラー２８の倒れ角がそれぞれ許容値に収まるまで待つ。そして、制御部２０は、両倒れ角がそれぞれの許容値に収まった後に、物体３２の加工が開始又は再開されるように、レーザ装置３５、Ｘ軸モータ位置指令部２１およびＹ軸モータ位置指令部２６を制御する。
【００３８】
［第４実施形態］
図１４は、本発明の第４実施形態のレーザ加工装置の構成を模式的に示す図である。このレーザ加工装置には、第１〜第３実施形態のガルバノ装置が組み込まれうる。このレーザ加工装置は、加工対象の物体３２に照射するレーザ光３１のＸ軸方向位置を制御するＸ軸ガルバノユニット（第１ガルバノユニット）と、レーザ光３１のＹ軸方向位置を制御するＹ軸ガルバノユニット（第２ガルバノユニット）と、制御部２０とを備えうる。Ｘ軸およびＹ軸は、ＸＹ座標系に従うものであり、互いに直交する軸である。
Ｘ軸ガルバノユニットは、Ｘ軸ミラー２３と、Ｘ軸ミラー２３を回転させるＸ軸モータ２４と、Ｘ軸ミラー２３の倒れ角（倒れ量）を測定するＸ軸ミラー倒れ角測定部２５とを含む。Ｘ軸ミラー倒れ角測定部２５は、第１〜第３実施形態の検出器ＤＴ１〜ＤＴ３のいずれか、および、処理部５０に相当する構成を含む。Ｘ軸ガルバノユニットは、更に、Ｘ軸モータ２４を制御するＸ軸モータ制御部２２と、Ｘ軸モータ２４に回転角を指令してレーザ光のＸ軸方向の位置を制御するＸ軸モータ位置指令部２１とを含みうる。
【００３９】
Ｙ軸ガルバノユニットは、Ｙ軸ミラー２８と、Ｙ軸ミラー２８を回転させるＹ軸モータ２９と、Ｙ軸ミラー２８の倒れ角（倒れ量）を測定するＹ軸ミラー倒れ角測定部３０とを含む。Ｙ軸ミラー倒れ角測定部３０は、第１〜第３実施形態の検出器ＤＴ１〜ＤＴ３のいずれか、および、処理部５０に相当する構成を含む。Ｙ軸ガルバノユニットは、更に、Ｙ軸モータ２９を制御するＹ軸モータ制御部２７と、Ｙ軸モータ２９に回転角を指令してレーザ光のＹ軸方向の位置を制御するＹ軸モータ位置位置指令部２６とを含みうる。Ｘ軸モータ２４の回転軸とＹ軸モータ２９の回転軸とは、互いに直交する。
Ｘ軸ミラー２３の倒れは、Ｘ軸モータ２４によるＸ軸ミラー２３の回転によってレーザ光３１が走査されるＸ軸方向と直交するＹ軸方向に、加工対象の物体３２に入射するレーザ光３１の位置を変化させる。また、Ｙ軸ミラー２８の倒れは、Ｙ軸モータ２９によるＹ軸ミラー２８の回転によってレーザ光３１が走査されるＹ軸方向と直交するＸ軸方向に、加工対象の物体３２に入射するレーザ光３１の位置を変化させる。
【００４０】
したがって、Ｘ軸ミラー２３の倒れ角（倒れ量）は、Ｙ軸モータ２９によってＹ軸ミラー２８を回転させることにより、また、Ｙ軸ミラー２８の倒れ角（倒れ量）は、Ｘ軸モータ２４によってＸ軸ミラー２３を回転させることによって、補償することができる。
【００４１】
物体３２をレーザ加工する際は、制御部２０は、Ｘ軸モータ位置指令部２１およびＹ軸モータ位置指令部２６に物体３２の加工位置（レーザ光の照射位置）の座標を指令する。Ｘ軸モータ位置指令部２１およびＹ軸モータ位置指令部２６は、制御部２０から送られてきた座標をＸ軸ミラー２３およびＹ軸ミラー２８の回転角に変換し、その回転角を示す情報をＸ軸モータ制御部２２およびＹ軸モータ制御部２７に指令する。
【００４２】
Ｘ軸モータ位置指令部２１は、補償部２１ａを有する。補償部２１ａは、Ｙ軸ミラー倒れ角測定部３０によって測定されたＹ軸ミラー２８の倒れ角（倒れ量）によるＸ方向におけるレーザ光３１の位置ずれが補償されるように、Ｘ軸モータ制御部２２に指令するＸ軸ミラー２３の回転角を補正する。Ｙ軸モータ位置指令部２６は、補償部２６ａを有する。補償部２６ａは、Ｘ軸ミラー倒れ角測定部２５によって測定されたＸ軸ミラー２３の倒れ角（倒れ量）によるＹ方向におけるレーザ光３１の位置ずれが補償されるように、Ｙ軸モータ制御部２７に指令するＹ軸ミラー２８の回転角を補正する。
【００４３】
この実施形態によれば、Ｘ軸ミラーの倒れによるレーザ光のずれをＹ軸ミラーの回転角によって補償し、Ｙ軸ミラーの倒れによるレーザ光のずれをＸ軸ミラーの回転角によって補償することができるので、高精度かつ高速に物体を加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態のガルバノ装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態においてミラーの倒れ角を検出する原理を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態においてミラーの倒れ角を検出する原理を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態においてミラーの倒れ角を検出する原理を説明するための図である。
【図５】本発明の好適な実施形態におけるレーザ加工装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態のガルバノ装置の構成を模式的に示す図である。
【図７】一般的なマイケルソン干渉計の構成を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態においてミラーの倒れ角を検出する原理を説明するための図である。
【図９】本発明の第２実施形態においてミラーの倒れ角を検出する原理を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２実施形態においてミラーの倒れ角を検出する原理を説明するための図である。
【図１１】本発明の第３実施形態のガルバノ装置の構成を模式的に示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態においてミラーの倒れ角を検出する原理を説明するための図である。
【図１３】本発明の第３実施形態においてミラーの倒れ角を検出する原理を説明するための図である。
【図１４】本発明の第４実施形態のレーザ加工装置の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ モータ
２ ミラー
５ 光源
６ 被検領域
７ センサ
８ ロータリエンコーダ
９ 回転軸
１０ ベアリング
１１ ハーフミラー
１２ ミラー
１３ 被検領域
１４ センサ
１５ 分割構造電極
１６ 受信電極
５０ 処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガルバノ装置およびそれを含むレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ穴あけ加工機、レーザトリマ装置、レーザリペア装置などの工作機械においてガルバノ装置が使用される。ガルバノ装置は、モータの回転軸にミラーを取付けて該ミラーの回転角を制御しながら該ミラーでレーザ光を目標位置に向けて反射する。レーザ光の照射位置を目標位置に高精度に位置決めするためには、ミラーの回転角を高精度に制御する必要がある。ミラーの回転角の検出には、静電容量センサや、光学式又は磁気式エンコーダが用いられうる。
【０００３】
工作機械には高速性も求められていることから、ガルバノ装置のミラーを高速に回転駆動する必要がある。しかしながら、モータの回転軸およびミラーの動バランスが取れていない場合やモータの磁石とコイルとによって生じる力に回転方向以外の成分が含まれる場合に、モータの回転軸に対して倒れ方向に振動する振動が励起される。従来から、モータにおける振動を抑制するために回転軸に対する動バランスの調整を行うことが知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開昭６１−１１６６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
倒れ方向の振動は、従来のガルバノ装置が有するようなミラーの回転角を検出する検出器では検出することができず、当該振動が存在するままで物品が加工され、加工不良が生じうる。
【０００５】
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、例えば、ミラーの倒れによる加工用の光の位置決め精度又は物品の加工精度の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の側面は、ガルバノ装置に係り、前記ガルバノ装置は、ミラーと、前記ミラーを回転させるモータと、前記ミラーの被検領域の傾きを検出する検出器と、前記検出器によって検出された前記被検領域の傾きと前記ミラーの回転角とに基づいて前記回転角における前記ミラーの倒れ量を得る処理部とを備える。
【０００７】
本発明の第２の側面は、レーザ加工装置に係り、前記レーザ加工装置は、前記ガルバノ装置と、前記ガルバノ装置の前記ミラーにレーザ光を照射するレーザ光源とを備え、前記ミラーの回転角の制御によって加工対象の物品に対するレーザ光の照射位置が制御される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、ミラーの倒れによる加工用の光の位置決め精度又は物品の加工精度の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１０】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態のガルバノ装置の構成を模式的に示す図である。本発明の第１実施形態のガルバノ装置ＧＭ１は、ミラー２と、モータ（回転モータ）１と、検出器ＤＴ１と、処理部５０とを備える。モータ１は、ミラー２を回転させる。検出器ＤＴ１は、ミラー２の被検領域６の傾きを検出する。処理部５０は、検出器ＤＴ１によって検出された被検領域の傾きとミラー２の回転角とに基づいて該回転角におけるミラー２の倒れ角（倒れ量）を演算する。
【００１１】
ミラー２は、モータ１の回転軸９に取付けられていて、レーザ装置（不図示）から照射されるレーザ光を加工対象の物品又は他のミラーに向けて反射する。ミラー２は、モータ１によって回転方向３に回転される。ミラー２の回転角は、ロータリエンコーダ（回転検出器）８によって検出される。ミラー２は、軸倒れ方向４に倒れる。倒れとは、基準軸（回転軸９の設計上の中心軸）に対する傾きを意味する。
【００１２】
処理部５０は、この実施形態では、ミラー２の回転角を制御する制御部を兼ねていて、基準面に対するミラー２の回転角が目標回転角になるようにロータリエンコーダ８の出力（回転角）に基づいてモータ１をフィードバック制御する。
【００１３】
この実施形態では、検出器ＤＴ１は、ミラー２に検出光を照射する照射部５と、ミラー２で反射された検出光を受光する受光面を有するセンサ７とを含み、該受光面に検出光が入射する位置に基づいてミラー２の被検領域６の倒れを検出する。センサ７としては、例えば、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）が好適であり、受光面における検出光の受光位置に基づいて被検領域６の傾きを検出することができる。
図２は、ミラー２の倒れ角（倒れ量）を検出する原理を説明するための図である。この実施形態では、ミラー２の上部に被検領域６として平坦な反射面が形成されている。ここでは、一例として、被検領域６としての反射面がモータ１の回転軸９と直交する場合を考える。
【００１４】
センサ７は、１次元のＰＳＤであるものとする。モータ１の回転軸９と直交しかつミラー２のレーザ加工用の反射面６ｒとも直交するように配置されている。照射部５から射出される検出光の被検領域６への入射角をθ［ｒａｄ］とすると、検出光は、被検領域６から反射角θ［ｒａｄ］で反射してセンサ７に入射する。
【００１５】
センサ７の受光面とモータ１の回転軸９を延長した線とが交差する点Ｚと、ミラー２の被検領域６との距離をＲとすると、センサ７への検出光の入射位置は、点ＺからＲ・ｔａｎθだけ離れた位置となる。
【００１６】
図３は、ミラー２に角度θｔ［ｒａｄ］の倒れが発生した状態を示す図である。回転軸９は、ベアリング１０によって支持されうる。ベアリング１０は、ラジアル方向の荷重を支持する。ベアリング１０の内輪は、モータ１の回転軸（いわゆるロータ側）に取付けられ、ベアリング１０の外輪は、モータ１のケース側（いわゆるステータ側）に取付けられる。
【００１７】
このような構成において発生する倒れによる振動は、ベアリング１０を固定端として回転軸９およびミラー２が倒れることに起因する振動モードが支配的である。被検領域６への検出光の入射角は、θ＋θｔ［ｒａｄ］となり、反射角もθ＋θｔ［ｒａｄ］となる。このとき、センサ７の受光面への検出光の入射位置は、点ＺからＲ・ｔａｎ（θ＋２θｔ）だけ離れた位置となる。
【００１８】
図４は、図３に示す状態からミラー２をθｍ［ｒａｄ］だけモータ１によって回転させた状態を示す図である。ミラー２をθｍ［ｒａｄ］だけ回転させると、被検領域６に対する検出光の入射角は、θ＋θｔ・ｃｏｓ（θｍ）［ｒａｄ］となる。したがって、検出光は、反射角θ＋θｔ・ｃｏｓ（θｍ）［ｒａｄ］で反射されて、センサ７に入射する。このとき、センサ７への入射位置は、点ＺからＲ・ｔａｎ（θ＋２θｔ・ｃｏｓ（θｍ））だけ離れた位置となる。
【００１９】
ここで、Ｒおよびθは、設計値であるので、既知である。θｍは、ロータリエンコーダ８により検出することができる。
【００２０】
よって、処理部５０は、検出器ＤＴ１によってＲ・ｔａｎ（θ＋２θｔ・ｃｏｓ（θｍ））およびＲ・ｔａｎθを測定し、これに基づいて倒れ角（倒れ量）θｔを演算によって得る。処理部５０は、倒れ角（倒れ量）θｔが許容値を超えているときは、それを示すエラー信号を出力する。
図５は、図１に示す２つのガルバノ装置が組み込まれたレーザ加工装置の例である。このレーザ加工装置は、加工対象の物体３２に照射するレーザ光３１のＸ軸方向位置を制御するＸ軸ガルバノユニット（第１ガルバノユニット）と、レーザ光３１のＹ軸方向位置を制御するＹ軸ガルバノユニット（第２ガルバノユニット）と、制御部２０とを備えうる。Ｘ軸およびＹ軸は、ＸＹ座標系に従うものであり、互いに直交する軸である。
Ｘ軸ガルバノユニットは、Ｘ軸ミラー（第１ミラー）２３と、Ｘ軸ミラー２３を回転させるＸ軸モータ（第１モータ）２４と、Ｘ軸ミラー２３の倒れ角（倒れ量）を測定するＸ軸ミラー倒れ角測定部（第１測定部）２５とを含む。Ｘ軸ミラー倒れ角測定部２５は、図１〜図４を参照して説明した検出器（第１検出器）ＤＴ１および処理部（第１処理部）３０に相当する構成を含む。Ｘ軸ガルバノユニットは、更に、Ｘ軸モータ２４を制御するＸ軸モータ制御部２２と、Ｘ軸モータ２４に回転角を指令してレーザ光のＸ軸方向の位置を制御するＸ軸モータ位置位置指令部２１とを含みうる。
【００２１】
Ｙ軸ガルバノユニットは、Ｙ軸ミラー（第２ミラー）２８と、Ｙ軸ミラー２８を回転させるＹ軸モータ（第２モータ）２９と、Ｙ軸ミラー２８の倒れ角（倒れ量）を測定するＹ軸ミラー倒れ角測定部（第２測定部）３０とを含む。Ｙ軸ミラー倒れ角測定部３０は、図１〜図４を参照して説明した検出器（第２検出器）ＤＴ１および処理部（第２処理部）３０に相当する構成を含む。Ｙ軸ガルバノユニットは、更に、Ｙ軸モータ２９を制御するＹ軸モータ制御部２７と、Ｙ軸モータ２９に回転角を指令してレーザ光のＹ軸方向の位置を制御するＹ軸モータ位置位置指令部２６とを含みうる。Ｘ軸モータ２４の回転軸とＹ軸モータ２９の回転軸とは、互いに直交する。
制御部２０は、Ｘ軸ミラー倒れ角測定部２５から提供されるＸ軸ミラー２３の倒れ角およびＹ軸ミラー倒れ角測定部３０から提供されるＹ軸ミラー２８の倒れ角が許容値を超えている場合には、それらが許容値に収まるまで待つ。そして、制御部２０は、両倒れ角がそれぞれの許容値に収まった後に、物体３２の加工が開始又は再開されるように、レーザ装置３５、Ｘ軸モータ位置指令部２１およびＹ軸モータ位置指令部２６を制御する。
【００２２】
物体３２をレーザ加工する際は、制御部２０は、Ｘ軸モータ位置指令部２１およびＹ軸モータ位置指令部２６に物体３２の加工位置（レーザ光の照射位置）の座標を指令する。Ｘ軸モータ位置指令部２１およびＹ軸モータ位置指令部２６は、制御部２０から送られてきた座標をＸ軸ミラー２３およびＹ軸ミラー２８の回転角に変換し、その回転角を示す情報をＸ軸モータ制御部２２およびＹ軸モータ制御部２７に指令する。
【００２３】
加工速度を向上させるためにミラーの角加速度を速くすると、該ミラーの駆動を停止した時に該ミラーに倒れ（或いは、振動）が生じ、それが相当期間にわたって残りうる。そこで、上記のように、ミラーの倒れが許容値に収まるまで物体の加工の開始又は再開を待つことによって物体に加工不良を低減することができる。
［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態のガルバノ装置の構成を模式的に示す図である。第２実施形態のガルバノ装置ＧＭ２は、第１実施形態における検出器ＤＴ１を検出器ＤＴ２で置き換えたものである。第２実施形態において言及しない事項、第１実施形態に従いうる。
【００２４】
検出器ＤＴ２は、干渉計によって構成される変位計を含み、該変位計を使ってミラー２の被検領域１３の傾きを検出する。検出器ＤＴ２は、光源５ａと、ハーフミラー１１と、ミラー１２と、センサ１４とを含む。光源５ａから射出された光は、その一部がハーフミラー１１を透過してミラー２の被検領域１３である反射面で反射され、更にハーフミラー１１で反射されてセンサ１４の受光面に入射する。被検領域１３は、例えば、ミラー２の裏面に設けられうる。光源５ａから射出された光の他の一部は、ハーフミラー１１で反射され、ミラー１２で反射された後にハーフミラー１１を透過してセンサ１４の受光面に入射する。ミラー２の被検領域１３で反射された光とミラー１２で反射された光とによってセンサ１４の受光面に干渉縞が形成され、この干渉縞がセンサ１４によって検出される。このような干渉計は、マイケルソン干渉計と呼ばれる。ただし、検出器ＤＴ２は、他のタイプの干渉計で構成されてもよい。
【００２５】
図７は、一般的なマイケルソン干渉計の構成を示す図である。マイケルソン干渉計は、振動する物体の変位を測定するための測定器として知られている。光源Ａから出射された光は、ハーフミラーＢを透過する第１の光とハーフミラーＢで反射される第２の光とに分割される。ハーフミラーＢを透過した第１の光は、反射物（測定対象の物体）Ｄで反射され、ハーフミラーＢで更に反射されて観測点Ｅに入射する。ハーフミラーＢで反射された第２の光は、反射物Ｃで反射されてハーフミラーＢを透過して観測点Ｅに入射する。観測点Ｅに入射する第１の光と第２の光が干渉することによって干渉縞が形成される。反射物Ｄの変位に応じて第１の光および第２の光の光路長が変化することによって干渉縞が変化し、この変化を検出することによって光路長の変化、すなわち反射物ＤＥの変位を測定することができる。
【００２６】
図８は、ミラー２の倒れ角（倒れ量）の検出に関する説明図である。ミラー２の倒れがない状態において、ミラー２の加工用反射面（加工用のレーザ光を反射する面）が光源５ａの光軸と直交するものとする。ミラー２の裏面に加工用反射面と平行に設けられた被検領域１３としての反射面に入射した光は、ハーフミラー１１の方向に反射される。この状態における干渉計（検出器ＤＴ２）による測定値（変位量）を基準値０とする。
【００２７】
図９は、ミラー２に角度θｔ［ｒａｄ］の倒れが発生した状態を示す図である。この状態では、ミラー２の被検領域１３は、Ｒ２ｔａｎ（θｔ）の距離だけ光源５ａから離れていて、この変位が干渉計（検出器ＤＴ２）によって測定される。
【００２８】
図１０は、図９に示す状態からミラー２をθｍ［ｒａｄ］だけモータ１によって回転させた状態を示す図である。ミラー２をθｍ［ｒａｄ］だけ回転させると、被検領域１３は、Ｒ２ｔａｎ（θｔ）／ｃｏｓ（θｍ）の距離だけ光源５ａから離れ、この変位が干渉計（検出器ＤＴ２）によって測定される。
【００２９】
ここで、Ｒ２は、ミラー２側のベアリング１０から被検領域１３までの距離であり、既知である。θｍは、ロータリエンコーダ８により検出することができるほか、θｍとして目標回転角を使用することもできる。
【００３０】
よって、処理部５０は、干渉計によってＲ２ｔａｎ（θｔ）／ｃｏｓ（θｍ）で計算される変位量を測定することにより、倒れ角（倒れ量）θｔを演算によって得ることができる。
【００３１】
この実施形態のガルバノ装置も図５に例示するようなレーザ加工装置に組み込まれうる。そのようなレーザ加工装置の制御部２０は、Ｘ軸ミラー倒れ角測定部２５から提供されるＸ軸ミラー２３の倒れ角およびＹ軸ミラー倒れ角測定部３０から提供されるＹ軸ミラー２８の倒れ角がそれぞれ許容値に収まるまで待つ。そして、制御部２０は、両倒れ角がそれぞれの許容値に収まった後に、物体３２の加工が開始又は再開されるように、レーザ装置３５、Ｘ軸モータ位置指令部２１およびＹ軸モータ位置指令部２６を制御する。
【００３２】
この実施形態では、マイケルソン干渉計を適用した検出器を例示的に説明したが、このような検出器に代えて、例えば、レーザドップラー速度計、レーザドップラー振動計又はレーザエンコーダ等を適用した検出器を用いることもできる。
【００３３】
［第３実施形態］
図１１は、本発明の第３実施形態のガルバノ装置の構成を模式的に示す図である。第３実施形態のガルバノ装置ＧＭ３は、第１実施形態における検出器ＤＴ１を検出器ＤＴ３で置き換えたものである。第３実施形態において言及しない事項、第１実施形態に従いうる。
【００３４】
検出器ＤＴ３は、静電容量センサを含み、該静電容量センサを使ってミラー２の被検領域の傾きを検出する。検出器ＤＴ３は、ミラー２の被検領域に取付けられた受信電極１６と、受信電極１６と平行に対向するように配置された分割構造電極１５とを含む。分割構造電極１５は、例えば、円形の電極を一対の半円状電極（分割電極）に２分割した構造を有する。受信電極１６と分割構造電極１５とによってキャパシタンスが形成される。１／２周期の位相差を有する正弦波状の電気信号を２つの半円状電極に対して印加すると、受信電極１６では、分割構造電極１５の各半円状電極との容量結合によって電気信号が発生する。検出部ＤＴ３は、この電気信号を計測することにより、ミラー２の被検領域の倒れ角（倒れ量）を検出する。
【００３５】
図１２は、ミラー２の倒れ角（倒れ量）の検出に関する説明図であり、図１１に示す構成を上から見た図である。ミラー２の倒れがない状態のとき、ミラー２の被検領域に設けられた受信電極１６の中心と分割構造電極１５の中心とが一致している。そのため、図１２のように、受信電極１６と分割構造電極１５の２つの半円状電極のそれぞれとの重なり具合が同じであるので、受信電極１６に発生する信号の強度が０となる。
図１３は、ミラー２に角度θｔ［ｒａｄ］の倒れが発生した状態を示す図である。ベアリング１０は、ラジアル方向の荷重を支持する。ベアリング１０の内輪は、モータ１の回転軸（いわゆるロータ側）に取付けられ、ベアリング１０の外輪は、モータ１のケース側（いわゆるステータ側）に取付けられる。このような構成において発生する倒れによる振動は、ベアリング１０を固定端として回転軸９およびミラー２が倒れることに起因する振動モードが支配的である。回転軸９が振動している状態、すなわちミラー２に倒れが生じている状態におけるある瞬間において、受信電極１６は、分割構造電極１５の２つの半円状電極のうちの一方の半円状電極の影響を他方よりも大きく受ける。そこで、ミラー２の倒れ角度θｔと受信電極１６で発生する信号との関係を示すデータを予め求めて登録しておく。そして、ガルバノ装置ＧＭ３の動作時に、受信電極１６で発生する信号と当該データとに基づいてミラー２の被検領域の倒れ角（倒れ量）θｔを検出することができる。
【００３６】
ミラー２をθｍ［ｒａｄ］だけモータ１によって回転させた場合においては、受信電極１６と分割構造電極１５との空間的な配置が変化する。そこで、予め回転角θｍにおけるミラー２の被検領域の倒れ角θｔと受信電極１６で発生する信号との関係を示すデータを求めておく。そして、ガルバノ装置ＧＭ３の動作時に、処理部５０は、受信電極１６で発生する信号と当該データとに基づいて、回転角θｍにおけるミラー２の被検領域の倒れ角（倒れ量）θｔを得ることができる。
【００３７】
この実施形態のガルバノ装置も図５に例示するようなレーザ加工装置に組み込まれうる。そのようなレーザ加工装置の制御部２０は、Ｘ軸ミラー倒れ角測定部２５から提供されるＸ軸ミラー２３の倒れ角およびＹ軸ミラー倒れ角測定部３０から提供されるＹ軸ミラー２８の倒れ角がそれぞれ許容値に収まるまで待つ。そして、制御部２０は、両倒れ角がそれぞれの許容値に収まった後に、物体３２の加工が開始又は再開されるように、レーザ装置３５、Ｘ軸モータ位置指令部２１およびＹ軸モータ位置指令部２６を制御する。
【００３８】
［第４実施形態］
図１４は、本発明の第４実施形態のレーザ加工装置の構成を模式的に示す図である。このレーザ加工装置には、第１〜第３実施形態のガルバノ装置が組み込まれうる。このレーザ加工装置は、加工対象の物体３２に照射するレーザ光３１のＸ軸方向位置を制御するＸ軸ガルバノユニット（第１ガルバノユニット）と、レーザ光３１のＹ軸方向位置を制御するＹ軸ガルバノユニット（第２ガルバノユニット）と、制御部２０とを備えうる。Ｘ軸およびＹ軸は、ＸＹ座標系に従うものであり、互いに直交する軸である。
Ｘ軸ガルバノユニットは、Ｘ軸ミラー２３と、Ｘ軸ミラー２３を回転させるＸ軸モータ２４と、Ｘ軸ミラー２３の倒れ角（倒れ量）を測定するＸ軸ミラー倒れ角測定部２５とを含む。Ｘ軸ミラー倒れ角測定部２５は、第１〜第３実施形態の検出器ＤＴ１〜ＤＴ３のいずれか、および、処理部５０に相当する構成を含む。Ｘ軸ガルバノユニットは、更に、Ｘ軸モータ２４を制御するＸ軸モータ制御部２２と、Ｘ軸モータ２４に回転角を指令してレーザ光のＸ軸方向の位置を制御するＸ軸モータ位置指令部２１とを含みうる。
【００３９】
Ｙ軸ガルバノユニットは、Ｙ軸ミラー２８と、Ｙ軸ミラー２８を回転させるＹ軸モータ２９と、Ｙ軸ミラー２８の倒れ角（倒れ量）を測定するＹ軸ミラー倒れ角測定部３０とを含む。Ｙ軸ミラー倒れ角測定部３０は、第１〜第３実施形態の検出器ＤＴ１〜ＤＴ３のいずれか、および、処理部５０に相当する構成を含む。Ｙ軸ガルバノユニットは、更に、Ｙ軸モータ２９を制御するＹ軸モータ制御部２７と、Ｙ軸モータ２９に回転角を指令してレーザ光のＹ軸方向の位置を制御するＹ軸モータ位置位置指令部２６とを含みうる。Ｘ軸モータ２４の回転軸とＹ軸モータ２９の回転軸とは、互いに直交する。
Ｘ軸ミラー２３の倒れは、Ｘ軸モータ２４によるＸ軸ミラー２３の回転によってレーザ光３１が走査されるＸ軸方向と直交するＹ軸方向に、加工対象の物体３２に入射するレーザ光３１の位置を変化させる。また、Ｙ軸ミラー２８の倒れは、Ｙ軸モータ２９によるＹ軸ミラー２８の回転によってレーザ光３１が走査されるＹ軸方向と直交するＸ軸方向に、加工対象の物体３２に入射するレーザ光３１の位置を変化させる。
【００４０】
したがって、Ｘ軸ミラー２３の倒れ角（倒れ量）は、Ｙ軸モータ２９によってＹ軸ミラー２８を回転させることにより、また、Ｙ軸ミラー２８の倒れ角（倒れ量）は、Ｘ軸モータ２４によってＸ軸ミラー２３を回転させることによって、補償することができる。
【００４１】
物体３２をレーザ加工する際は、制御部２０は、Ｘ軸モータ位置指令部２１およびＹ軸モータ位置指令部２６に物体３２の加工位置（レーザ光の照射位置）の座標を指令する。Ｘ軸モータ位置指令部２１およびＹ軸モータ位置指令部２６は、制御部２０から送られてきた座標をＸ軸ミラー２３およびＹ軸ミラー２８の回転角に変換し、その回転角を示す情報をＸ軸モータ制御部２２およびＹ軸モータ制御部２７に指令する。
【００４２】
Ｘ軸モータ位置指令部２１は、補償部２１ａを有する。補償部２１ａは、Ｙ軸ミラー倒れ角測定部３０によって測定されたＹ軸ミラー２８の倒れ角（倒れ量）によるＸ方向におけるレーザ光３１の位置ずれが補償されるように、Ｘ軸モータ制御部２２に指令するＸ軸ミラー２３の回転角を補正する。Ｙ軸モータ位置指令部２６は、補償部２６ａを有する。補償部２６ａは、Ｘ軸ミラー倒れ角測定部２５によって測定されたＸ軸ミラー２３の倒れ角（倒れ量）によるＹ方向におけるレーザ光３１の位置ずれが補償されるように、Ｙ軸モータ制御部２７に指令するＹ軸ミラー２８の回転角を補正する。
【００４３】
この実施形態によれば、Ｘ軸ミラーの倒れによるレーザ光のずれをＹ軸ミラーの回転角によって補償し、Ｙ軸ミラーの倒れによるレーザ光のずれをＸ軸ミラーの回転角によって補償することができるので、高精度かつ高速に物体を加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態のガルバノ装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態においてミラーの倒れ角を検出する原理を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態においてミラーの倒れ角を検出する原理を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態においてミラーの倒れ角を検出する原理を説明するための図である。
【図５】本発明の好適な実施形態におけるレーザ加工装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態のガルバノ装置の構成を模式的に示す図である。
【図７】一般的なマイケルソン干渉計の構成を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態においてミラーの倒れ角を検出する原理を説明するための図である。
【図９】本発明の第２実施形態においてミラーの倒れ角を検出する原理を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２実施形態においてミラーの倒れ角を検出する原理を説明するための図である。
【図１１】本発明の第３実施形態のガルバノ装置の構成を模式的に示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態においてミラーの倒れ角を検出する原理を説明するための図である。
【図１３】本発明の第３実施形態においてミラーの倒れ角を検出する原理を説明するための図である。
【図１４】本発明の第４実施形態のレーザ加工装置の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ モータ
２ ミラー
５ 光源
６ 被検領域
７ センサ
８ ロータリエンコーダ
９ 回転軸
１０ ベアリング
１１ ハーフミラー
１２ ミラー
１３ 被検領域
１４ センサ
１５ 分割構造電極
１６ 受信電極
５０ 処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミラーと、
前記ミラーを回転させるモータと、
前記ミラーの被検領域の傾きを検出する検出器と、
前記検出器によって検出された前記被検領域の傾きと前記ミラーの回転角とに基づいて前記回転角における前記ミラーの倒れ量を得る処理部と、
を備えることを特徴とするガルバノ装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記ミラーの倒れ量が許容値を超えているときに、それを示すエラー信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載のガルバノ装置。
【請求項３】
前記ミラー、前記モータ、前記検出器および前記処理部によって第１ガルバノユニットが構成され、
前記ガルバノ装置は、
第２ミラーと、前記第２ミラーを回転させる第２モータと、前記第２ミラーの被検領域の傾きを検出する第２検出器と、前記第２検出器によって検出された前記被検領域の傾きと前記第２ミラーの回転角とに基づいて前記第２ミラーの回転角における前記第２ミラーの倒れ量を得る第２処理部とを含む第２ガルバノユニットと、
前記第１ガルバノユニットにおける前記ミラーの倒れ量を前記第２ガルバノユニットにおける前記第２ミラーの回転角によって補償し、前記第２ガルバノユニットにおける前記第２ミラーの倒れ量を前記第１ガルバノユニットにおける前記ミラーの回転角によって補償する補償部とを更に備え、
前記第１ガルバノユニットにおける前記モータの回転軸と前記第２ガルバノユニットにおける前記第２モータの回転軸とが直交している、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のガルバノ装置。
【請求項４】
前記検出器は、
前記ミラーに検出光を照射する照射部と、
前記ミラーで反射された検出光を受光する受光面を有するセンサとを含み、
前記受光面に検出光が入射する位置に基づいて前記ミラーの倒れを検出する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガルバノ装置。
【請求項５】
前記検出器は、干渉計を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガルバノ装置。
【請求項６】
前記検出器は、静電容量センサを含む、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガルバノ装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のガルバノ装置と、
前記ガルバノ装置の前記ミラーにレーザ光を照射するレーザ装置とを備え、
前記ミラーの回転角の制御によって加工対象の物品に対するレーザ光の照射位置が制御される、
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項８】
前記ミラーの倒れが許容値を超えているときに該物品の加工を停止する制御部を更に備える、
ことを特徴とする請求項７に記載のレーザ加工装置。
【請求項１】
ミラーと、
前記ミラーを回転させるモータと、
前記ミラーの被検領域の傾きを検出する検出器と、
前記検出器によって検出された前記被検領域の傾きと前記ミラーの回転角とに基づいて前記回転角における前記ミラーの倒れ量を得る処理部と、
を備えることを特徴とするガルバノ装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記ミラーの倒れ量が許容値を超えているときに、それを示すエラー信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載のガルバノ装置。
【請求項３】
前記ミラー、前記モータ、前記検出器および前記処理部によって第１ガルバノユニットが構成され、
前記ガルバノ装置は、
第２ミラーと、前記第２ミラーを回転させる第２モータと、前記第２ミラーの被検領域の傾きを検出する第２検出器と、前記第２検出器によって検出された前記被検領域の傾きと前記第２ミラーの回転角とに基づいて前記第２ミラーの回転角における前記第２ミラーの倒れ量を得る第２処理部とを含む第２ガルバノユニットと、
前記第１ガルバノユニットにおける前記ミラーの倒れ量を前記第２ガルバノユニットにおける前記第２ミラーの回転角によって補償し、前記第２ガルバノユニットにおける前記第２ミラーの倒れ量を前記第１ガルバノユニットにおける前記ミラーの回転角によって補償する補償部とを更に備え、
前記第１ガルバノユニットにおける前記モータの回転軸と前記第２ガルバノユニットにおける前記第２モータの回転軸とが直交している、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のガルバノ装置。
【請求項４】
前記検出器は、
前記ミラーに検出光を照射する照射部と、
前記ミラーで反射された検出光を受光する受光面を有するセンサとを含み、
前記受光面に検出光が入射する位置に基づいて前記ミラーの倒れを検出する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガルバノ装置。
【請求項５】
前記検出器は、干渉計を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガルバノ装置。
【請求項６】
前記検出器は、静電容量センサを含む、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガルバノ装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のガルバノ装置と、
前記ガルバノ装置の前記ミラーにレーザ光を照射するレーザ装置とを備え、
前記ミラーの回転角の制御によって加工対象の物品に対するレーザ光の照射位置が制御される、
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項８】
前記ミラーの倒れが許容値を超えているときに該物品の加工を停止する制御部を更に備える、
ことを特徴とする請求項７に記載のレーザ加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−２８２３２６（Ｐ２００９−２８２３２６Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３４６５３（Ｐ２００８−１３４６５３）
【出願日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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