JP2003043405A - Scanner - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工機やレ
ーザマーカ等において、レーザ光等を所定の位置に位置
決めするためのスキャナ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanner device for positioning a laser beam or the like at a predetermined position in a laser processing machine, a laser marker or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えばレーザマーキングやプリント基板
のレーザ穴明け加工では、固定のレーザ発振器から出力
されるレーザ光を被加工物の所定の位置に照射するた
め、モータとミラーとから構成されるスキャナ装置のミ
ラーを光路内に配置し、ミラーの角度を変えてレーザ光
の照射位置を制御する。ミラーは、通常、モータの回転
軸の軸端に固定され、回転軸の角度を位置決めすること
によりミラーの角度を制御する。2. Description of the Related Art For example, in laser marking or laser drilling of a printed circuit board, a laser composed of a motor and a mirror is used to irradiate a predetermined position of a workpiece with a laser beam output from a fixed laser oscillator. The mirror of the device is arranged in the optical path, and the irradiation position of the laser light is controlled by changing the angle of the mirror. The mirror is usually fixed to the shaft end of the rotary shaft of the motor, and the angle of the mirror is controlled by positioning the angle of the rotary shaft.
【0003】プリント基板の微細な回路パターン上にレ
ーザ穴明けをする場合、レーザ光の位置決め誤差を約1
0μm以下にする必要がある。また、毎秒1000個程
度の穴を加工することが要求されており、加工終了後レ
ーザ光を次の加工位置に位置決めする時間を平均1ms
未満にする必要がある。When drilling a laser on a fine circuit pattern on a printed circuit board, a laser beam positioning error is about 1
It should be 0 μm or less. Further, it is required to machine about 1000 holes per second, and the time required to position the laser beam at the next machining position after the completion of machining is 1 ms on average.
Must be less than.
【0004】R.Aylwardの論文「Advanc
es in Galvanometer−Based
Optical Scanners」(Lasers&
Optronicsの18巻8号、Gordon Pu
blications発行、1999年)(以下、「第
1の従来技術」という。)には、ムービングアイアン
式、ムービングコイル式およびムービングマグネット式
の3種類のスキャナ装置の構成が開示されている。R. Aylward's paper "Advanc
es in Galvanometer-Based
Optical Scanners "(Lasers &
Optronics Vol. 18, No. 8, Gordon Pu
Publications, 1999) (hereinafter, referred to as “first conventional technology”) discloses the configurations of three types of scanner devices, a moving iron type, a moving coil type, and a moving magnet type.
【0005】また、特開平11−195235号公報
(以下、「第2の従来技術」という。)には、光ディス
ク装置の光学ヘッドにおいて、光ビームを選択的に導く
スキャナ装置の技術が開示されている。この技術におけ
るスキャナ装置は、ミラーを保持するミラー枠の裏面に
永久磁石を取り付けた、ムービングマグネット式であ
る。Further, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-195235 (hereinafter referred to as "second conventional technique") discloses a technique of a scanner device which selectively guides a light beam in an optical head of an optical disc device. There is. The scanner device in this technology is a moving magnet type in which a permanent magnet is attached to the back surface of the mirror frame that holds the mirror.
【0006】また、特開平11−295636号公報
(以下、「第3の従来技術」という。)には、光ディス
ク装置の光学ヘッドにおいて、レーザ光を微小角度振る
スキャナ装置の技術が開示されている。この技術におけ
るスキャナ装置は、ミラーを駆動するコイルをマグネッ
トと対向させたムービングコイル式である。Further, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-295636 (hereinafter referred to as "third prior art") discloses a technique of a scanner device which shakes a laser beam in a minute angle in an optical head of an optical disc device. . The scanner device in this technique is a moving coil type in which a coil for driving a mirror is opposed to a magnet.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ミラーをモータの回転
軸の軸端に保持させたスキャナ装置の場合、ミラーは回
転軸に対する慣性負荷となる。このため、位置決め動作
時に回転部にねじり振動が発生し、位置決め動作を高速
化することができない場合があるが、上記第1の従来技
術には、ねじり振動を抑制する手段が開示されていな
い。In the case of the scanner device in which the mirror is held at the shaft end of the rotary shaft of the motor, the mirror becomes an inertial load on the rotary shaft. For this reason, torsional vibration may occur in the rotating portion during the positioning operation, and it may not be possible to speed up the positioning operation. However, the first conventional technique does not disclose means for suppressing the torsional vibration.
【0008】また、比較的大型のミラーを駆動する場
合、マグネットが大型になり、可動部の慣性モーメント
が増大してミラーの応答が遅くなることが予想される
が、上記第2の従来技術には、応答性を向上させる手
段、すなわち位置決めを高速化する手段が開示されてい
ない。Further, when a relatively large mirror is driven, it is expected that the magnet becomes large and the moment of inertia of the movable part increases to slow the response of the mirror. Does not disclose means for improving responsiveness, that is, means for speeding up positioning.
【0009】さらに、比較的大型のミラーを比較的大き
な角度範囲(概ね±10°以上)に位置決めする場合、
ミラーの応答が遅くなることが予想されるが、上記第3
の従来技術には、応答性を向上させる手段が開示されて
いない。Further, when positioning a relatively large mirror in a relatively large angle range (generally ± 10 ° or more),
Although it is expected that the response of the mirror will be slow,
The prior art does not disclose means for improving responsiveness.
【0010】本発明の目的は上記従来技術における課題
を解決し、ねじり振動の影響を受けず、ミラーを高速・
高精度に位置決めすることできるスキャナ装置を提供す
るにある。The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art, to avoid the influence of torsional vibration,
It is an object of the present invention to provide a scanner device capable of highly accurate positioning.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の第1の手段は、所定の間隙を介しN極とS
極が対向するようにして固定される磁石と、回転軸に支
持され、この回転軸の軸線に略平行な辺が前記磁石の前
記間隙に配置される多角形状の巻線部と、前記回転軸の
支持装置とからなり、前記巻線部が前記回転軸の軸線の
回りに回転自在のモータと、ミラーとを備え、前記モー
タにより前記ミラーを回転させるようにしたスキャナ装
置において、前記ミラーと前記巻線部とを前記回転軸の
径方向に並べて配置することを特徴とする。In order to achieve the above object, the first means of the present invention is to provide an N pole and an S pole via a predetermined gap.
A magnet whose poles are fixed so as to face each other; a polygonal winding part supported by a rotating shaft, the sides of which are substantially parallel to the axis of the rotating shaft are arranged in the gap of the magnet; In the scanner device in which the winding unit includes a motor rotatable around the axis of the rotating shaft and a mirror, and the mirror is rotated by the motor, the mirror and the The winding part and the winding part are arranged side by side in the radial direction of the rotating shaft.
【0012】また、本発明の第2の手段は、所定の間隙
を介しN極とS極が対向するようにして固定される磁石
と、回転軸に支持され、この回転軸の軸線に略平行な辺
が前記磁石の前記間隙に配置される多角形状の巻線部
と、前記回転軸の支持装置とからなり、前記巻線部が前
記回転軸の軸線の回りに回転自在のモータと、ミラーと
を備え、前記モータにより前記ミラーを回転させるよう
にしたスキャナ装置において、前記モータを2組設け、
前記ミラーと第1のモータの前記巻線部とを、第1のモ
ータの前記回転軸の径方向に並べて配置し、前記第1の
モータと第2のモータの前記巻線部とを、回転軸の軸線
が前記第1のモータの回転軸の軸線と直角の前記第2の
モータの回転軸の径方向に並べて配置することを特徴と
する。The second means of the present invention is supported by a magnet, which is fixed so that the N pole and the S pole face each other through a predetermined gap, and is supported by the rotary shaft, and is substantially parallel to the axis of the rotary shaft. A motor having a polygonal winding portion whose sides are arranged in the gap of the magnet and a support device for the rotating shaft, the winding portion being rotatable around the axis of the rotating shaft, and a mirror. And a scanner device in which the mirror is rotated by the motor, two sets of the motor are provided,
The mirror and the winding portion of the first motor are arranged side by side in the radial direction of the rotation shaft of the first motor, and the winding portion of the first motor and the winding portion of the second motor are rotated. The axis line of the shaft is arranged side by side in the radial direction of the rotation shaft of the second motor, which is perpendicular to the axis line of the rotation shaft of the first motor.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下、本発明
を図示の実施の形態に基づいて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) The present invention will be described below based on the illustrated embodiment.
【0014】図1〜図4は、本発明の第1の実施形態を
示す図であり、図1は、スキャナ装置の構造を分解的に
示す斜視図、図2は、スキャナ装置の平面図とフィード
バック制御系の構成とを示す図、図3は、図2のA−A
断面図、図4は、図2のB−B断面図である。1 to 4 are views showing a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is an exploded perspective view showing the structure of a scanner device, and FIG. 2 is a plan view of the scanner device. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a feedback control system, and FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG.
【0015】図1において、ムービングコイル2は、ミ
ラーホルダ4と、ミラーホルダ4の両側に固定された方
形環状の巻線部5a、5bとから構成され、ミラーホル
ダ4が回転軸3に固定されている。In FIG. 1, the moving coil 2 is composed of a mirror holder 4 and rectangular annular winding portions 5a and 5b fixed to both sides of the mirror holder 4, and the mirror holder 4 is fixed to the rotary shaft 3. ing.
【0016】ミラー1は、重心が巻線部5aの回転軸3
の軸線と略平行な辺の中心を通り回転軸3の軸線に垂直
な直線が回転軸3の軸線と交差する点に略一致するよう
にして、ミラーホルダ4に固定されている。The center of gravity of the mirror 1 is the rotating shaft 3 of the winding portion 5a.
It is fixed to the mirror holder 4 so that a straight line passing through the center of the side substantially parallel to the axis of the rotary shaft 3 and perpendicular to the axis of the rotary shaft 3 substantially coincides with a point intersecting the axis of the rotary shaft 3.
【0017】角度センサ6は、ミラーホルダ4に隣接す
るようにして回転軸3に取り付けられている。以下、ミ
ラー1と、ムービングコイル2と、回転軸3と、角度セ
ンサ6と、をまとめて「可動部R」という。可動部R
は、ベアリング7、8を介して軸受ホルダ12、13に
保持される。The angle sensor 6 is attached to the rotary shaft 3 so as to be adjacent to the mirror holder 4. Hereinafter, the mirror 1, the moving coil 2, the rotating shaft 3, and the angle sensor 6 are collectively referred to as a "movable portion R". Moving part R
Are held in bearing holders 12, 13 via bearings 7, 8.
【0018】ベース11には、磁石9a〜10bと軸受
ホルダ12、13とが固定されている。図2に示すよう
に、磁石9aは巻線部5aに、磁石10aは巻線部5b
に隙間を介して囲まれるように配置されている。磁石9
b、10bは、それぞれ磁石9a、磁石10aに対して
N極とS極が対向し、かつミラー1に必要な可動角度範
囲において巻線部5a、巻線部5bに干渉しない位置に
配置されている。Magnets 9a to 10b and bearing holders 12 and 13 are fixed to the base 11. As shown in FIG. 2, the magnet 9a is provided on the winding portion 5a, and the magnet 10a is provided on the winding portion 5b.
Are arranged so as to be surrounded by a gap. Magnet 9
b and 10b are arranged at positions where the N pole and the S pole face the magnet 9a and the magnet 10a, respectively, and do not interfere with the winding portions 5a and 5b in the movable angle range required for the mirror 1. There is.
【0019】そして、回転軸3、ムービングコイル2、
ベアリング7、8、軸受ホルダ12、13および磁石9
a〜10bによりモータが形成されている。The rotary shaft 3, moving coil 2,
Bearings 7, 8, bearing holders 12, 13 and magnets 9
A motor is formed by a to 10b.
【0020】次に、図2を参照しながら、制御系の構成
と動作を説明する。Next, the configuration and operation of the control system will be described with reference to FIG.
【0021】図2において、巻線部5a、5bに反時計
回りのモータ駆動電流49を流すと、フレミングの左手
則により、巻線部5bには紙面上向きの電磁力が、また
巻線部5aには、紙面下向きの電磁力が作用する。この
結果、巻線部5a、5bに作用する電磁力が駆動トルク
となり、可動部Rは回転する。In FIG. 2, when a counterclockwise motor drive current 49 is applied to the winding portions 5a and 5b, due to Fleming's left hand rule, the winding portion 5b receives an electromagnetic force upward in the drawing and the winding portion 5a. Electromagnetic force acts downward on the paper. As a result, the electromagnetic force acting on the winding portions 5a and 5b becomes a driving torque, and the movable portion R rotates.
【0022】そして、以下に述べるフィードバック制御
によりミラー1の角度を制御する。すなわち、回転軸3
の角変位を角度センサ6により検出し、検出した角度検
出信号42を、加算器50とフィードバック系の安定性
を保つための比例補償回路45および微分補償回路46
に入力する。Then, the angle of the mirror 1 is controlled by the feedback control described below. That is, the rotating shaft 3
Of the angle sensor 6 and the detected angle detection signal 42 is detected by the angle sensor 6, and the proportional compensation circuit 45 and the differential compensation circuit 46 for maintaining the stability of the adder 50 and the feedback system.
To enter.
【0023】そして、上位装置から与えられたミラー1
の角度目標値信号41と角度検出信号42の偏差を加算
器50により演算し、得られた偏差信号43を積分補償
回路44により時間積分する。また、角度検出信号42
を比例補償回路45と微分補償回路46により係数倍あ
るいは微分し、それぞれの出力信号を加算器52により
加算する。Then, the mirror 1 provided from the host device
The deviation between the angle target value signal 41 and the angle detection signal 42 is calculated by the adder 50, and the obtained deviation signal 43 is time-integrated by the integration compensation circuit 44. In addition, the angle detection signal 42
Are multiplied or differentiated by a proportional compensation circuit 45 and a differential compensation circuit 46, and respective output signals are added by an adder 52.
【0024】そして、積分補償回路44の出力信号と加
算器52の出力信号を加算器51により加算し、制御入
力信号47としてモータ駆動回路48に入力する。Then, the output signal of the integral compensation circuit 44 and the output signal of the adder 52 are added by the adder 51 and input to the motor drive circuit 48 as a control input signal 47.
【0025】モータ駆動回路48は、制御入力信号47
に応じたモータ駆動電流49を巻線部5a、5bに供給
する。The motor drive circuit 48 has a control input signal 47.
A motor drive current 49 corresponding to the above is supplied to the winding portions 5a and 5b.
【0026】そして、モータ駆動電流49の値を制御す
ることにより、ミラー1を角度目標値に定常偏差無く位
置決めする。Then, by controlling the value of the motor drive current 49, the mirror 1 is positioned at the target angle value without a steady deviation.
【0027】この実施の形態では、巻線部5a、5bに
付加される電磁力がミラーホルダ4を介してミラー1に
作用するので、回転軸3にはねじりトルクが作用しな
い。したがって、可動部Rにはねじり振動が発生せず、
ミラー1を高速かつ安定に位置決めすることができる。In this embodiment, since the electromagnetic force applied to the winding portions 5a and 5b acts on the mirror 1 via the mirror holder 4, no torsion torque acts on the rotating shaft 3. Therefore, torsional vibration does not occur in the movable part R,
The mirror 1 can be positioned quickly and stably.
【0028】また、可動部Rの電磁力を受ける部分が巻
線部5a、5bであるため、電磁力を受ける部分がマグ
ネットであるムービングマグネット式に比べて慣性モー
メントを小さくできる結果、応答速度を高速化すること
ができる。Further, since the portions of the movable portion R that receive the electromagnetic force are the winding portions 5a and 5b, the moment of inertia can be made smaller than that of the moving magnet type in which the portions that receive the electromagnetic force are magnets. It can speed up.
【0029】また、磁石9a、9bおよび磁石10a、
10bはN極とS極が対向しているので、間隙内の磁束
密度は一様かつ磁力線は巻線部5a、5bに対して直交
し、巻線部5a、5bは可動範囲内で一様な電磁力を受
ける。この結果、高効率のモータとすることができるの
で、比較的大型のミラー1でも短時間で位置決めをする
ことができる。Further, the magnets 9a, 9b and the magnet 10a,
In 10b, since the N pole and the S pole are opposed to each other, the magnetic flux density in the gap is uniform, the magnetic lines of force are orthogonal to the winding portions 5a and 5b, and the winding portions 5a and 5b are uniform in the movable range. Receive a strong electromagnetic force. As a result, a highly efficient motor can be provided, and thus positioning can be performed in a short time even with a relatively large mirror 1.
【0030】なお、この実施の形態では、角度センサ6
を軸受ホルダ12と軸受ホルダ13との間に配置した
が、軸受ホルダ12または軸受ホルダ13の外側に配置
するようにしてもよい。このようにすると、ベアリング
7、8間の距離を短くできるので、回転軸3の曲げ剛性
が大きくなり、回転軸3のたわみによるミラー1の振動
を低減することができる。In this embodiment, the angle sensor 6
Although it is arranged between the bearing holder 12 and the bearing holder 13, it may be arranged outside the bearing holder 12 or the bearing holder 13. By doing so, the distance between the bearings 7 and 8 can be shortened, so that the bending rigidity of the rotating shaft 3 is increased, and the vibration of the mirror 1 due to the bending of the rotating shaft 3 can be reduced.
【0031】(第2の実施形態)図5、図6は、本発明
の第二の実施形態を示す図であり、図5は、スキャナ装
置の構造を分解的に示す斜視図、図6は、回転軸の軸線
方向の断面図であり、図1〜図4と同じものまたは同一
機能のものは、同一の符号を付して説明を省略する。(Second Embodiment) FIGS. 5 and 6 are views showing a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is an exploded perspective view showing the structure of a scanner device, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view in the axial direction of the rotating shaft, and those having the same or same functions as those in FIGS.
【0032】ムービングコイル15は、ミラーホルダ1
4と、ミラーホルダ14の外壁14aに沿って配置され
た1個の巻線部5cとから構成され、ミラーホルダ14
は回転軸3に固定されている。The moving coil 15 is used for the mirror holder 1
4 and one winding portion 5c arranged along the outer wall 14a of the mirror holder 14.
Is fixed to the rotary shaft 3.
【0033】ミラー1は、重心が巻線部5cの回転軸3
の軸線と略平行な辺の中心を通り回転軸3の軸線に垂直
な直線が回転軸3の軸線と交差する点に略一致するよう
にして、ミラーホルダ14に固定されている。The center of gravity of the mirror 1 is the rotating shaft 3 of the winding portion 5c.
It is fixed to the mirror holder 14 so that a straight line passing through the center of a side substantially parallel to the axis line of and perpendicular to the axis line of the rotation shaft 3 substantially coincides with a point intersecting the axis line of the rotation shaft 3.
【0034】この実施の形態においても、巻線部5cに
電流を流すと、ムービングコイル15の回転軸3に平行
な2辺に作用する電磁力が駆動トルクとなり、可動部R
は回転する。Also in this embodiment, when a current is passed through the winding portion 5c, the electromagnetic force acting on the two sides of the moving coil 15 parallel to the rotation axis 3 becomes a driving torque, and the movable portion R is moved.
Rotates.
【0035】そして、この実施の形態においても、電磁
力はムービングコイル15からミラーホルダ14を介し
てミラー1に作用し、回転軸3にはねじりトルクが作用
しない。したがって、可動部Rにはねじり振動は発生せ
ず、ミラー1を高速かつ安定に位置決めすることができ
る。Also in this embodiment, the electromagnetic force acts on the mirror 1 from the moving coil 15 via the mirror holder 14, and the torsion torque does not act on the rotating shaft 3. Therefore, torsional vibration does not occur in the movable portion R, and the mirror 1 can be positioned quickly and stably.
【0036】(第3の実施形態)図7、図8は、本発明
の第3の実施形態を示す図であり、図7は、スキャナの
構造を分解的に示す斜視図、図8は、回転軸の軸線方向
の断面図であり、図4、5と同じものまたは同一機能の
ものは、同一の符号を付して説明を省略する。(Third Embodiment) FIGS. 7 and 8 are views showing a third embodiment of the present invention. FIG. 7 is an exploded perspective view showing the structure of a scanner, and FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of the rotary shaft in the axial direction, and those having the same or same functions as those in FIGS.
【0037】回転軸16と回転軸17は、それぞれの軸
線が同軸になるようにして、かつ、ミラー1の鏡面が回
転軸16の軸線18を含む平面になるようにしてミラー
ホルダ14の外壁14aに固定されている。The rotation shaft 16 and the rotation shaft 17 are coaxial with each other, and the mirror surface of the mirror 1 is a plane including the axis 18 of the rotation shaft 16 and the outer wall 14a of the mirror holder 14. It is fixed to.
【0038】ミラー1は、重心が巻線部5cの軸線18
と略平行な辺の中心を通り軸線18に垂直な直線が軸線
18と交差する点に略一致するようにして、ミラーホル
ダ14に固定されている。The center of gravity of the mirror 1 is the axis 18 of the winding portion 5c.
It is fixed to the mirror holder 14 so that a straight line passing through the center of the side substantially parallel to and perpendicular to the axis 18 substantially coincides with the point intersecting the axis 18.
【0039】このようにミラー1の鏡面を軸線18に一
致させる、すなわちミラー1の鏡面を軸線18を含む面
に一致させると、ミラー1の位置決めが容易になると共
に、レーザ光を高精度に所望の位置に位置決めすること
ができる。When the mirror surface of the mirror 1 is aligned with the axis 18 as described above, that is, when the mirror surface of the mirror 1 is aligned with the surface including the axis 18, positioning of the mirror 1 is facilitated and laser light is desired with high accuracy. Can be positioned in the position.
【0040】(第4の実施形態)図9〜図11は、本発
明の第4の実施形態を示す図であり、図9は、スキャナ
装置の平面図、図10は、図9のC−C断面図、図11
は、図9のD−D断面図であり、図1〜図8と同じもの
または同一機能のものは、同一の符号を付して説明を省
略する。(Fourth Embodiment) FIGS. 9 to 11 are views showing a fourth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a plan view of a scanner device, and FIG. C sectional view, FIG.
9 is a cross-sectional view taken along the line D-D in FIG. 9, and those having the same functions or functions as those in FIGS.
【0041】この実施の形態では、第1と第2の2個の
モータが使用される。In this embodiment, two motors, a first motor and a second motor, are used.
【0042】第1のモータは、ベアリング7、8および
磁石9a〜10bが、第2のモータのムービングコイル
22を構成するミラーホルダ21に支持されている点を
除いて上記第3の実施形態と同一である。ミラー1は、
重心が巻線部5cの軸線18と略平行な辺の中心を通り
軸線18に垂直な直線が軸線18と交差する点に略一致
するようにして、ミラーホルダ14に固定されている。
そして、第1のモータは、水平方向を、ミラー1の重心
が回転軸19の軸線30上、かつ、軸線18が巻線部5
dの軸線30と略平行な辺の中心を通り回転軸19の軸
線30に垂直な直線に略一致するようにして、また図1
1に示すように、高さ方向を、ミラー1の鏡面が軸線3
0を含むようにして、ミラーホルダ21に固定されてい
る。The first motor is the same as the third embodiment except that the bearings 7, 8 and the magnets 9a-10b are supported by the mirror holder 21 which constitutes the moving coil 22 of the second motor. It is the same. Mirror 1
The center of gravity is fixed to the mirror holder 14 such that a straight line passing through the center of the side substantially parallel to the axis 18 of the winding portion 5c and perpendicular to the axis 18 substantially intersects with the axis 18.
In the first motor, the center of gravity of the mirror 1 is on the axis 30 of the rotating shaft 19 and the axis 18 is the winding portion 5 in the horizontal direction.
1 so as to substantially match the straight line passing through the center of the side substantially parallel to the axis line 30 of d and perpendicular to the axis line 30 of the rotary shaft 19.
As shown in FIG. 1, in the height direction, the mirror surface of the mirror 1 is the axis 3
It is fixed to the mirror holder 21 so as to include 0.
【0043】第2のモータは、ムービングコイル22
と、回転軸19、20と、ベアリング24、25と、軸
受ホルダ28、29および磁石26a〜27bとから形
成され、軸受ホルダ28、29および磁石26a〜27
bは、ベース11に固定されている。The second motor is the moving coil 22.
, The rotation shafts 19 and 20, the bearings 24 and 25, the bearing holders 28 and 29, and the magnets 26a to 27b, and the bearing holders 28 and 29 and the magnets 26a to 27.
b is fixed to the base 11.
【0044】ムービングコイル22は、ミラーホルダ2
1と、ジャイロホルダ21の外壁21aに沿って配置さ
れた1個の巻線部5dとから構成されている。回転軸2
0は軸線が回転軸19の軸線30と同軸になるようにし
てジャイロホルダ21の外壁21aに固定されている。The moving coil 22 is used for the mirror holder 2
1 and one winding portion 5d arranged along the outer wall 21a of the gyro holder 21. Rotating shaft 2
0 is fixed to the outer wall 21a of the gyro holder 21 such that its axis is coaxial with the axis 30 of the rotary shaft 19.
【0045】角度センサ23は、回転軸20のムービン
グコイル22と軸受ホルダ29との間に配置されてい
る。The angle sensor 23 is arranged between the moving coil 22 of the rotary shaft 20 and the bearing holder 29.
【0046】以上の構成であるから、角度センサ6、2
3から出力される角度検出信号を参照しながら、巻線部
5c、5dにモータ駆動電流を供給することにより、ミ
ラー1を二次元方向に位置決めすることができる。With the above configuration, the angle sensors 6 and 2
By supplying the motor drive current to the winding portions 5c and 5d while referring to the angle detection signal output from the mirror 3, the mirror 1 can be positioned in the two-dimensional direction.
【0047】この実施形態では、軸線18と軸線30を
ミラー1の鏡面上に配置したので、ミラー1を上記第1
〜第3の実施形態に対しさらに高精度に位置決めするこ
とができる。In this embodiment, the axis 18 and the axis 30 are arranged on the mirror surface of the mirror 1.
The positioning can be performed with higher accuracy than in the third embodiment.
【0048】そして、この実施の形態においても、電磁
力はムービングコイル15からミラーホルダ14に作用
するので、回転軸16にはねじりトルクが作用しない。
同様に、電磁力はムービングコイル22からジャイロホ
ルダ21に作用するので、回転軸19にはねじりトルク
が作用しない。したがって、回転部にはねじり振動が発
生せず、ミラー1を高速かつ安定に位置決めすることが
できる。Also in this embodiment, since the electromagnetic force acts on the mirror holder 14 from the moving coil 15, no torsion torque acts on the rotary shaft 16.
Similarly, since the electromagnetic force acts on the gyro holder 21 from the moving coil 22, no torsion torque acts on the rotary shaft 19. Therefore, torsional vibration does not occur in the rotating portion, and the mirror 1 can be positioned quickly and stably.
【0049】[0049]
【発明の効果】以上説明したように、ミラーとこのミラ
ーを回転させるモータの巻線部とを回転軸の径方向に並
べて配置した本発明のスキャナ装置によれば、回転軸に
ねじりトルクが作用しないので、可動部にはねじり振動
が発生せず、ミラーを高速かつ安定に回転させることが
できる。したがって、加工能率が向上すると共にレーザ
光を高精度に位置決めできることにより被加工物の品質
が向上する。As described above, according to the scanner device of the present invention in which the mirror and the winding portion of the motor for rotating the mirror are arranged side by side in the radial direction of the rotary shaft, a torsion torque acts on the rotary shaft. Therefore, torsional vibration does not occur in the movable part, and the mirror can be rotated at high speed and stably. Therefore, the machining efficiency is improved and the quality of the workpiece is improved because the laser light can be positioned with high accuracy.
【図1】本発明に係るスキャナ装置の構造を分解的に示
す斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view showing a structure of a scanner device according to the present invention.
【図2】本発明に係るスキャナ装置の平面図と制御系の
構成を示す図であるFIG. 2 is a plan view of a scanner device according to the present invention and a diagram showing a configuration of a control system.
【図3】図2のA−A断面図である。3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
【図4】図2のB−B断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG.
【図5】本発明に係るスキャナ装置の構造を分解的に示
す斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view showing a structure of a scanner device according to the present invention.
【図6】図5における回転軸の軸線方向の断面図であ
る。6 is a cross-sectional view in the axial direction of the rotary shaft in FIG.
【図7】本発明に係るスキャナ装置の構造を分解的に示
す斜視図である。FIG. 7 is an exploded perspective view showing the structure of a scanner device according to the present invention.
【図8】図7における回転軸の軸線方向の断面図であ
る。8 is a cross-sectional view of the rotary shaft in FIG. 7 in the axial direction.
【図9】本発明に係るスキャナ装置の構造を分解的に示
す斜視図である。FIG. 9 is an exploded perspective view showing the structure of a scanner device according to the present invention.
【図10】図9のC−C断面図である。10 is a cross-sectional view taken along line CC of FIG.
【図11】図9のD−D断面図である。11 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG.
1 ミラー 3 回転軸 4 ミラーホルダ 5a、5b 巻線部 2 ムービングコイル 7、8 ベアリング 12、13 軸受ホルダ 9a、9b、10a、10b 磁石 1 mirror 3 rotation axes 4 mirror holder 5a, 5b Winding part 2 moving coils 7, 8 bearings 12, 13 Bearing holder 9a, 9b, 10a, 10b Magnet
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大槻 治明 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 大久保 弥市 神奈川県海老名市上今泉2100番地 日立ビ アメカニクス株式会社内 (72)発明者 大石 昌弘 神奈川県海老名市上今泉2100番地 日立ビ アメカニクス株式会社内 Fターム(参考) 2H045 AB03 AB13 AB54 BA12 DA31 5H633 BB02 GG03 GG08 GG16 HH02 HH05 JA09 JB09 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Haruaki Otsuki 502 Kintatemachi, Tsuchiura City, Ibaraki Japan Tate Seisakusho Mechanical Research Center (72) Inventor Miyaichi Okubo Hitachi Bi, 2100 Kamiimazumi, Ebina City, Kanagawa Prefecture Inside Amechanics Co., Ltd. (72) Inventor Masahiro Oishi Hitachi Bi, 2100 Kamiimazumi, Ebina City, Kanagawa Prefecture Inside Amechanics Co., Ltd. F term (reference) 2H045 AB03 AB13 AB54 BA12 DA31 5H633 BB02 GG03 GG08 GG16 HH02 HH05 JA09 JB09
Claims (4)
ようにして固定される磁石と、回転軸に支持され、この
回転軸の軸線に略平行な辺が前記磁石の前記間隙に配置
される多角形状の巻線部と、前記回転軸の支持装置とか
らなり、前記巻線部が前記回転軸の軸線の回りに回転自
在のモータとミラーとを備え、前記モータにより前記ミ
ラーを回転させるようにしたスキャナ装置において、 前記ミラーと前記巻線部とを前記回転軸の径方向に並べ
て配置することを特徴とするスキャナ装置。1. A magnet fixed so that an N pole and an S pole face each other through a predetermined gap, and a magnet supported by a rotating shaft, and a side substantially parallel to the axis of the rotating shaft is in the gap of the magnet. The winding part has a polygonal winding part to be arranged and a support device for the rotating shaft, and the winding part includes a motor and a mirror rotatable around an axis of the rotating shaft, and the mirror is rotated by the motor. A scanner device that is rotated, wherein the mirror and the winding portion are arranged side by side in a radial direction of the rotation shaft.
ようにして固定される磁石と、回転軸に支持され、この
回転軸の軸線に略平行な辺が前記磁石の前記間隙に配置
される多角形状の巻線部と、前記回転軸の支持装置とか
らなり、前記巻線部が前記回転軸の軸線の回りに回転自
在のモータとミラーとを備え、前記モータにより前記ミ
ラーを回転させるようにしたスキャナ装置において、 前記モータを2組設け、前記ミラーと第1のモータの前
記巻線部とを、第1のモータの前記回転軸の径方向に並
べて配置し、 前記第1のモータと第2のモータの前記巻線部とを、回
転軸の軸線が前記第1のモータの回転軸の軸線と直角の
前記第2のモータの回転軸の径方向に並べて配置するこ
とを特徴とするスキャナ装置。2. A magnet fixed so that an N pole and an S pole face each other with a predetermined gap therebetween, and a magnet supported by a rotary shaft, and a side substantially parallel to the axis of the rotary shaft is in the gap of the magnet. The winding part has a polygonal winding part to be arranged and a support device for the rotating shaft, and the winding part includes a motor and a mirror rotatable around an axis of the rotating shaft, and the mirror is rotated by the motor. In the scanner device configured to rotate, two sets of the motor are provided, and the mirror and the winding portion of the first motor are arranged side by side in a radial direction of the rotation shaft of the first motor, The motor and the winding portion of the second motor are arranged side by side in the radial direction of the rotation shaft of the second motor whose axis is perpendicular to the axis of the rotation shaft of the first motor. Characteristic scanner device.
軸線と略平行な辺の中心を通り前記軸線に垂直な直線が
前記軸線に交差する点に略一致させることを特徴とする
請求項1または2に記載のスキャナ装置。3. The center of gravity of the mirror is substantially aligned with a point where a straight line passing through the center of a side of the winding portion substantially parallel to the axis and perpendicular to the axis intersects the axis. Item 3. The scanner device according to item 1 or 2.
に一致させることを特徴とする請求項1ないし3のいず
れかに記載のスキャナ装置。4. The scanner device according to claim 1, wherein a mirror surface of the mirror is matched with a plane including the axis.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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---|---|
JP2003043405A true JP2003043405A (en) | 2003-02-13 |
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