JP2003503697A - Method and apparatus for reducing wobble during rotation of a levitated mounted rotor - Google Patents
Method and apparatus for reducing wobble during rotation of a levitated mounted rotorInfo
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Abstract
(57)【要約】 浮揚するように搭載され、外周に反射面（１３）を有するロータ（１）の回転中の揺動を減少させる方法において、所定の入射位置を有する測定用ビーム（５）が、回転し、通過していくロータ（１）の反射面（１３）で反射され、反射された後に、測定用ビームは、コンピュータ（２２）に信号を供給する位置検出器（１７）に照射される。このコンピュータ（２２）は、ロータ（１）の完全な一回転の間に位置検出器（１７）が放出する信号の最大値と最小値の差と、これらの亜大から導かれるロータ（１）の角度位置を決定し、後者から補正装置（１６）のための制御信号を計算する。ロータ（１）の回転中、またはその次の回転の間に、この補正装置（１６）は、ロータ（１）上の質量の分布に、接触することなく、かつ反射面（１３）に影響を及ぼすことなく、ロータ（１）のこの回転の間に決定された、位置検出器（１７）が送る信号の最小値と最大値の差が前回の回転の間に決定された差よりも小さくなるように、変化を与える。記載は、このような方法を実施するための装置にも関する。 Abstract: A measuring beam (5) having a predetermined incident position in a method for reducing fluctuations during rotation of a rotor (1) mounted to levitate and having a reflecting surface (13) on an outer periphery. After being reflected and reflected by the reflecting surface (13) of the rotating and passing rotor (1), the measuring beam irradiates a position detector (17) which supplies a signal to a computer (22). Is done. The computer (22) calculates the difference between the maximum value and the minimum value of the signal emitted by the position detector (17) during one complete rotation of the rotor (1), and the rotor (1) derived from these sub-sized values. Is determined, and a control signal for the correction device (16) is calculated from the latter. During or after the rotation of the rotor (1), this corrector (16) affects the distribution of mass on the rotor (1) without touching it and on the reflecting surface (13). Without effect, the difference between the minimum and maximum value of the signal sent by the position detector (17) determined during this rotation of the rotor (1) is smaller than the difference determined during the previous rotation. So give change. The description also relates to an apparatus for performing such a method.
Description
【０００１】
本発明は、浮揚するように搭載されたロータの回転中の揺動を減らすための方
法、及びこのような方法を実施するための装置に関する。The present invention relates to a method for reducing the wobbling of a rotor mounted so as to levitate during rotation, and an apparatus for carrying out such a method.
【０００２】
浮揚するように搭載されて回転しているロータは、作用する角運動量が慣性主
軸に一致し、その他いかなる干渉も作用しない場合は、慣性主軸により決定され
る、空間的に安定した回転軸を有する。ロータが回転対称体であると、対称が完
全でありかつ対称体が完全に均質な構造であるという条件のもとに、慣性主軸、
すなわち回転軸は、対称軸と一致する。A rotor, which is mounted so as to levitate and rotates, has a spatially stable rotation determined by the principal axis of inertia when the acting angular momentum coincides with the principal axis of inertia and no other interference acts. Has an axis. If the rotor is a rotationally symmetric body, the principal axis of inertia, with the condition that the symmetry is perfect and the symmetric body is a completely homogeneous structure,
That is, the axis of rotation coincides with the axis of symmetry.
【０００３】
現実のロータは、不可避な材料の不均一性、製造誤差、もともと所定の製造公
差のために、このような理想的な状態とは一致しない。この理想的な状態から幾
分それるため、慣性主軸は（浮揚させる軸受装置の回転軸は束縛がないため）回
転体の対称軸とはもはや一致しない。外部からシステム全体に干渉のトルクが作
用するときは、システム全体の角運動量が保存されるため、角運動量の軸の位置
が影響を受け、慣性主軸からずれていく。外部からの他の力がロータに影響を及
ぼさない限り、角運動量の軸の空間的な方向は固定される。この場合、慣性主軸
は角運動量の軸のまわりで、円錐の包絡面上、あるいは「章動の円錐」上を移動
する。Real-world rotors do not match such ideal conditions due to unavoidable material non-uniformities, manufacturing tolerances, and inherent manufacturing tolerances. Due to some deviation from this ideal, the principal axis of inertia is no longer coincident with the axis of symmetry of the rotor (because the axis of rotation of the levitating bearing device is unconstrained). When an interference torque acts on the entire system from the outside, the angular momentum of the entire system is preserved, so that the position of the angular momentum axis is affected and deviates from the principal axis of inertia. The spatial orientation of the angular momentum axis is fixed, as long as no other external forces affect the rotor. In this case, the principal axis of inertia moves about the axis of angular momentum, either on the envelope of the cone or on the "nut cone".
【０００４】
実用されている装置、例えばポリゴンスキャナにおいては、軸受や駆動装置に
より、あるいは周囲の影響により、ロータには、常に力が作用する。これを対応
する構造や軸受の設計によって打ち消さないと、上述のような結果を生じる可能
性がある。In a practical device, for example, a polygon scanner, a force is always applied to the rotor due to a bearing, a driving device, or the influence of the surroundings. If this is not canceled by the corresponding structure and bearing design, the above-mentioned result may occur.
【０００５】
ロータが剛体の軸受に搭載された場合は、軸受は回転軸をその上に支持する。
概して、この回転軸は慣性主軸とも対称軸とも一致しない。慣性主軸からの位置
的な差により、ロータは均衡の誤差すなわち不均衡さを有し、対称軸から偏位に
より、「ノック」を生じる。ロータ上の質量分布を適当に変化させることによっ
て（材料の再配置）、不均衡をほぼ完全に除去することが可能である。不均衡に
起因してロータに作用する力は、軸受の調整により緩和することが可能であり、
この場合、不均衡の影響は十分な強度を備える軸受と軸受の広範囲な減衰によっ
て補償することができる。When the rotor is mounted on a rigid bearing, the bearing supports the rotating shaft thereon.
Generally, this axis of rotation does not coincide with the principal axis of inertia or the axis of symmetry. Due to the positional difference from the principal axis of inertia, the rotor has an error or imbalance in equilibrium, and deviations from the axis of symmetry cause “knock”. By appropriately changing the mass distribution on the rotor (material rearrangement), it is possible to eliminate the imbalance almost completely. The forces acting on the rotor due to the imbalance can be mitigated by adjusting the bearings,
In this case, the effects of imbalance can be compensated for by bearings of sufficient strength and by extensive damping of the bearings.
【０００６】
対称軸と回転軸が互いにずれた場合は、このずれが、揺動の誤差を生じ、その
結果、例えばポリゴンミラースキャナのシヌソイドビームの偏向を生じる。従っ
て、ロータ本体の作製において、製造公差を可能な限り厳守することにより、お
よび製造手段そのものにより、対称軸と回転軸を十分に一致させるよう確保でき
るはずである。このことは、光学的に活性な鏡面として、例えばポリゴンミラー
に使用するときに、特に重要である。When the axis of symmetry and the axis of rotation are offset from each other, this offset causes an error in oscillation, resulting in deflection of the sinusoidal beam of, for example, a polygon mirror scanner. Therefore, in the manufacture of the rotor body, it should be possible to ensure that the axis of symmetry and the axis of rotation are sufficiently coincident by strict adherence to manufacturing tolerances and by the manufacturing means itself. This is especially important when used as an optically active mirror surface, for example in polygon mirrors.
【０００７】
しかし、ポリゴンミラーの作製における少なからぬ努力にもかかわらず、ポリ
ゴンスキャナのサブアッセンブリーは、画像生成に使用したり印刷に利用する際
に課される要求に対し、適切に応えられないことがわかった。However, despite considerable efforts in the production of polygon mirrors, the subassemblies of polygon scanners are unable to adequately meet the demands placed on them for use in image generation and printing. I understood.
【０００８】
測定装置中の固定されたシャフトでロータを回転させ、ロータの不均衡を有す
る領域、あるいはロータの不均衡を有するのと反対側の領域において、材料の除
去（穿孔、摩滅等）によって可能な限り運動量を排除することにより、角度位置
および強度の観点からロータに存在する不均衡を決定することが知られている。
この方法における次の工程で、十分に材料が存在するか、又は十分な材料が除去
されたか、又は処理を続けるべきか否かを決める。全ての処理は、残存する不均
衡が所定の強度を下回るまで繰り返される。Rotating the rotor on a fixed shaft in the measuring device, by removal of material (perforation, abrasion, etc.) in the area with the rotor imbalance or in the area opposite to the rotor imbalance. It is known to determine the imbalance existing in the rotor in terms of angular position and strength by eliminating momentum as much as possible.
The next step in the method determines whether sufficient material is present, or sufficient material has been removed, or whether processing should continue. The whole process is repeated until the remaining imbalance falls below a predetermined strength.
【０００９】
この類の処理は、例えば自動車の車輪の均衡を取ったりするのに用いられ、こ
の場合、均衡化のための重量を加えて、不均衡を減少又は除去する。
ロータから不均衡を除去する方法は、ドイツ特許出願公開第ＤＥ４３ ３９
０６４Ａ１号によって公知である。この文献では、レーザ装置を使用して不均衡
を測定する装置の中で、ロータからの材料の除去を、均衡化のために行っている
。This kind of treatment is used, for example, to balance the wheels of a motor vehicle, in which case balancing weights are added to reduce or eliminate the imbalance. A method for removing imbalance from a rotor is described in German Patent Application DE 43 39 39
Known from 064A1. In this document, the removal of material from the rotor is carried out for balancing in a device for measuring the imbalance using a laser device.
【００１０】
この公知の方法では、ロータに固定された軸受を配置して、独立した測定装置
の中で均衡化を行うが、この固定された軸受は、バランスがとれた立体を実際に
使ったときはもはや正確に軸受の割合に対応しない。In this known method, a fixed bearing is arranged on the rotor for balancing in an independent measuring device, which fixed bearing actually used a balanced solid body. When it no longer corresponds exactly to the bearing proportions.
【００１１】
しかしながら、このようなロータ、例えばポリゴンミラーが、浮揚させる軸受
装置に用いられる場合、例えば能動形磁気軸受中にポリゴンスキャナとして用い
られる場合、あらかじめ固定された軸受を用いて各々の装置でバランスをとらせ
るこのような方法は、軸の振れを防ぐことができず、その結果、浮揚させる軸受
装置で実際に使用すると、ロータの揺動を生じる。However, when such a rotor, for example, a polygon mirror is used in a bearing device for levitating, for example, as a polygon scanner in an active magnetic bearing, it is necessary to use a pre-fixed bearing in each device. Such methods of balancing do not prevent shaft runout and, as a result, in practice use in levitating bearing arrangements result in rotor wobble.
【００１２】
これをふまえて、本発明の目的は、浮揚するように搭載されたロータにおける
不要な揺動を効果的に減少させる方法を提案することである。
本発明によると、浮揚するように搭載され、外周に反射面を有するロータにお
ける回転中の揺動を減少させる方法であって、所定の入射位置を有する測定用ビ
ームが通過するロータの反射面で反射され、このロータは共振振動数のいずれに
も一致しない角速度で回転し、該測定用ビームは、反射された後に、ロータの各
完全な一回転の間に位置検出器により送られる信号の、最大値と最小値の差を決
定するコンピュータに信号を供給する位置検出器に照射され、該コンピュータは
、これらの値と関連してロータの回転位置を決定し、後者により補正装置を制御
する制御信号を計算する方法において、該補正装置は、ロータの回転又は次の回
転の間に、反射面に影響を及ぼすことなく非接触にロータの質量分布に変化を与
え、ロータの位置検出器により送られた信号の最小値と最大値の差であって、該
回転の間に決定された差が、前の回転の間に決定された差よりも小さい方法が与
えられる。In light of this, the object of the present invention is to propose a method for effectively reducing the unwanted oscillations in a levitatingly mounted rotor. According to the present invention, there is provided a method of reducing swinging during rotation in a rotor which is mounted so as to be levitated and has a reflection surface on the outer periphery, and which is used for a reflection surface of a rotor through which a measurement beam having a predetermined incident position passes. Reflected, the rotor rotates at an angular velocity that does not match any of the resonance frequencies, the measuring beam, after being reflected, of the signal sent by the position detector during each complete revolution of the rotor, A control is provided which illuminates a position detector which supplies a signal to a computer which determines the difference between the maximum value and the minimum value, the computer determining the rotational position of the rotor in connection with these values and controlling the compensator by the latter. In the method for calculating a signal, the compensator provides a non-contact change in the rotor mass distribution during rotation of the rotor or subsequent rotations without affecting the reflective surface to detect the position of the rotor. A difference between the minimum and maximum values of the signal sent by the determined difference between said rotation method gives less than the determined difference between the previous rotation.
【００１３】
本発明の方法によると、揺動を減少させる方法は、あらかじめ固定の軸受を用
いて回転軸を定めるのではなく、浮揚するように搭載されるロータに対して、直
接適用される。According to the method of the present invention, the method of reducing sway is applied directly to a rotor that is mounted so as to levitate, rather than predetermining the axis of rotation with a fixed bearing.
【００１４】
浮揚させる軸受装置において、気体軸受や液状軸受といった流体軸受を好まし
く用いることができるが、特に、ロータに有効な軸受が、結合構造および材料に
関して固定されないよう、磁気軸受を設計することもできる。磁気軸受では、あ
る範囲内でロータの回転軸を自由に調整することができ、機械的な軸受で知られ
ているように、軸受の点によって決められる軸受についての回転軸の、積極的又
は強制的な誘導が起こらず、特にこれに用いることができる。回転軸と対称軸と
の間の通常の相違に比較して、また適当な流体軸受を用いた場合と同様に、この
ような磁性軸受のエアギャップは比較的大きく、そのため比較的大きい揺動であ
っても受け容れうる。これはポリゴンミラーの製造や、ポリゴンミラーのポリゴ
ンスキャナへの使用、特に書き込みレーザビームを用いたイメージ投影に適用さ
れた場合における品質に関する少なからぬ問題に帰着する。In the levitating bearing device, a fluid bearing such as a gas bearing or a liquid bearing can be preferably used, but in particular, the magnetic bearing may be designed so that the bearing effective for the rotor is not fixed with respect to the coupling structure and material. it can. In magnetic bearings, the rotor's axis of rotation can be freely adjusted within a range, and as is known in mechanical bearings, the axis of rotation of the axis of rotation is determined by the point of the bearing, either positive or forced. Induction does not occur and it can be used for this purpose. Compared to the usual difference between the axis of rotation and the axis of symmetry, and as with the use of suitable hydrodynamic bearings, the air gap of such magnetic bearings is relatively large and therefore with relatively large wobble. You can accept it. This results in considerable quality problems when applied to the production of polygon mirrors, their use in polygon scanners, and in particular to image projection with a writing laser beam.
【００１５】
このことに関し、本発明の方法は、位置的に同一である、ロータの回転軸及び
慣性主軸の位置を、対称軸の位置に可能な限り一致させるように動作させること
により、すなわち、最適の稼動が得られるまで回転軸を対称軸とできるだけ一致
させるようにもっていくことにより、品質の顕著な改良を提供する。これは、回
転軸を機械的な軸受によって一定に定め、この場合には回転軸と一致しない慣性
主軸の位置を、不均衡により生じた軸受の力が最小化されるまで持っていくとい
う、従来の均衡化の方法とはまったく逆である。しかし本発明と比べると、回転
軸と対称軸のすぐれた一致は達成できなかった。In this regard, the method of the invention is operated by operating the positions of the rotational axis and the principal axis of inertia of the rotor, which are positionally identical, as closely as possible to the position of the axis of symmetry, ie: By bringing the axis of rotation as closely as possible to the axis of symmetry until optimal operation is achieved, it provides a significant improvement in quality. This is because the rotating shaft is fixed by a mechanical bearing, and in this case, the position of the inertial spindle that does not coincide with the rotating shaft is taken until the bearing force caused by the imbalance is minimized. This is the exact opposite of the balancing method of. However, as compared with the present invention, the excellent coincidence between the rotation axis and the symmetry axis could not be achieved.
【００１６】
本発明の方法は、回転軸の位置を対称軸の位置に順調に一致するため最適な稼
動を達成できるという、大きな利点に帰着する。本発明の方法は反復する方法な
ので、軸の振れについて達成し得る質は原理的に、実施された繰返しの回数によ
って影響され、決められる。The method according to the invention results in the great advantage that optimum operation can be achieved because the position of the axis of rotation is smoothly matched to the position of the axis of symmetry. Since the method of the invention is an iterative method, the achievable quality of shaft runout is in principle influenced and determined by the number of iterations performed.
【００１７】
また、本発明の方法のさらなる利点は、浮揚するロータの揺動を減らす動作を
、後の使用で予想される状態と完全に一致する状態である、後者の状態（浮揚し
ている状態）で行うことである。このため、ある特定の条件下では、本発明の方
法は、後者が使用される装置に置かれた状態で、回転中の浮揚するロータにも実
行することが可能である。A further advantage of the method according to the invention is also that the latter condition (levitation) is a condition in which the action of reducing the wobbling of the levitating rotor is exactly in line with the condition expected in later use. State). Thus, under certain conditions, the method of the invention can also be carried out on a spinning levitating rotor, with the latter placed in the device in which it is used.
【００１８】
本発明の方法は、ロータの２回の回転において、位置検出器から出力される信
号の最大値と最小値の差に、どの程度大きな差が出るかに関し、様々な方法で実
施することができる。例えば、位置検出器より出力される信号の最大値と最小値
に生じる差を可能な限り完全に補正して、次の回転の間はすでに可能な限り差が
小さくなっているように、補正装置を制御するよう、コンピュータを構成するこ
とができる。これは特に、比較的質量が大きい場合、及び／又は回転が遅いロー
タの場合に、道理にかなっている。この場合には、質量が小さく非常に早く回転
するロータが使われる場合、例えば非常に速く回転するポリゴンスキャナに使用
される場合よりも、補正装置がロータの質量分布の変化に与える影響が、局部的
及び量的に、より包括的になるからである。後者の場合では、補正装置がロータ
の各回転中、非常に短い時間だけ動作するようにして、位置検出器により送られ
る信号の最大値と最小値に生じる差を、後に続く回転中に直ちに、可能な限り完
全に補正する機会がほとんどないように、コンピュータを構成するのが好ましい
。このような場合に、使用の条件、特にロータの回転速度によっては、後に続く
回転で重量分布の補正を行うときに、測定した信号の差が１０％、１５％又は２
０％（又は他の適当なパーセンテージ）分だけ減少すると有利になりうる。こう
すると、比較的に数少ない繰返しのステップを経ても、最終的には特に良好な稼
動精度が得られる。反復回数を少なくするのがロータの高速度の回転には特に適
合しているため、位置検出器の信号間に残っている、最小限の差に到達するまで
に、反復プロセスは比較的短い時間を要する。The method of the present invention is carried out in various ways with respect to how large the difference between the maximum value and the minimum value of the signal output from the position detector is in two rotations of the rotor. be able to. For example, the difference between the maximum value and the minimum value of the signal output from the position detector is corrected as completely as possible so that the difference is already as small as possible during the next rotation. The computer can be configured to control the. This makes sense especially for relatively large masses and / or for rotors that rotate slowly. In this case, the effect of the compensator on the change in the mass distribution of the rotor is more local than when a rotor with a small mass and very fast rotation is used, for example with a polygon scanner which rotates very fast. This is because it will be more comprehensive both quantitatively and quantitatively. In the latter case, the compensator is allowed to operate for a very short period of time during each revolution of the rotor, so that the difference between the maximum and the minimum of the signal sent by the position detector is immediately It is preferable to configure the computer so that it has few chances to make the correction as completely as possible. In such a case, depending on the conditions of use, especially the rotation speed of the rotor, when the weight distribution is corrected in the subsequent rotation, the difference between the measured signals is 10%, 15% or 2%.
Decreasing by 0% (or any other suitable percentage) can be advantageous. In this way, particularly good operating accuracy is finally obtained even after undergoing a relatively small number of repetitive steps. Since the low number of iterations is particularly well suited for high speed rotation of the rotor, the iterative process takes a relatively short time to reach the minimal difference remaining between the position detector signals. Requires.
【００１９】
しかしながら、多くの場合は、連続して得られる位置検出器の信号値の差が毎
回半分くらいずつ減少しているようにして、回数の少ない反復プロセスを選択し
たときに比較的早く非常に良好な稼動が達成することができるように、コンピュ
ータを調整するのが有利になるかもしれない。In many cases, however, the difference between the signal values of the position detectors obtained in succession is reduced by about half each time, so that when an iterative process with a small number of times is selected, it is relatively fast. It may be advantageous to tune the computer so that good performance can be achieved.
【００２０】
こうして、ロータの連続して評価された回転のフローの中で、全ての直接的に
連続した回転又は１つおき若しくは２つおきの回転などを、測定と補正に使うこ
とが可能である。Thus, in the flow of continuously evaluated rotations of the rotor, all directly continuous rotations or every other rotation or every other rotation can be used for measurement and correction. is there.
【００２１】
ロータに対する質量分布の変化は、補正装置により、時間、強度、及び／又は
空間的に、あらゆる所望のかたちで行うことが可能である。しかし、本発明の方
法を使用するときは、各瞬間に局部的に限定された領域内で、特に局部的な質量
の除去又は付加によって、ロータの質量分布に変化をもたらすのが望ましい。The change in mass distribution with respect to the rotor can be made by the compensator in time, intensity and / or space in any desired manner. However, when using the method of the present invention, it is desirable to cause a change in the mass distribution of the rotor at each instant within a locally confined region, especially by the removal or addition of mass.
【００２２】
ロータの質量分布の変化は、あらゆる所望のやり方で行うことができる。しか
し、レーザビームにさらして、電子ビームにさらして、及び／又はイオンビーム
にさらして行い、採用された照射がパルスになっているのが好ましい。ある有利
な方法では、ロータの回転速度と同期するように照射光をパルスにする。Changing the mass distribution of the rotor can be done in any desired manner. However, it is preferred that the irradiation employed is pulsed, with exposure to a laser beam, exposure to an electron beam and / or exposure to an ion beam. In one advantageous method, the irradiation light is pulsed so as to be synchronized with the rotational speed of the rotor.
【００２３】
これに関連して、パルス時間、及び／又はパルス長、及び／又はパルス周波数
、及び／又はパルス出力は、位置検出器が出力する信号に基づいてコンピュータ
により調整される。コンピュータを実行するときは、このような利用に特に適す
るように、コンピュータにあらかじめシステムをセットする。本発明の方法では
、使用された照射光のパルスの状態は、位置検出器の信号をトリガーとしていて
、ロータの回転速度と照射光のパルスの単純な同期を得ることが可能であるため
、望ましい。In this connection, the pulse time and / or the pulse length and / or the pulse frequency and / or the pulse output are adjusted by the computer based on the signal output by the position detector. When running the computer, the computer is pre-configured with the system to be particularly suitable for such use. In the method of the present invention, the state of the pulse of the irradiation light used is desirable because the signal of the position detector is used as a trigger to obtain a simple synchronization between the rotation speed of the rotor and the pulse of the irradiation light. .
【００２４】
本発明の方法の他の有利な構成は、コンピュータの制御信号によりビームがロ
ータに対して整合するように、調整されるため、補正装置は、使用されたビーム
を同一のスタート地点から、ロータ上に異なる入射位置、又は反射面の異なる位
置に向けることができることにある。Another advantageous configuration of the method according to the invention is that the compensator adjusts the used beam from the same starting point, because the beam is adjusted by the computer control signal so that the beam is aligned with the rotor. , Can be directed to different incident positions on the rotor or different positions of the reflective surface.
【００２５】
本発明の方法において、位置検出器が出力する信号の確定された最小値と最大
値の差が所定の下限を下回るとき、又は下回る限り、すなわち、所定の振れの精
度が達成されたときには、補正装置は停止されている。In the method according to the present invention, the difference between the defined minimum value and the maximum value of the signal output by the position detector is below, or as long as below, a predetermined lower limit, that is, a predetermined deviation accuracy is achieved. Sometimes the correction device is stopped.
【００２６】
原理的には、本発明による方法は、共振振動数に該当しないあらゆる回転速度
で回転するロータにおいて実施することができる。しかし、測定時及び質量分布
の変化時には、ロータがわずかな速度で回転しているときに特に望ましく実施す
ることができる。In principle, the method according to the invention can be carried out on a rotor rotating at any rotational speed which does not correspond to a resonant frequency. However, it can be implemented particularly desirably when the rotor is rotating at a slight speed during measurements and during changes in mass distribution.
【００２７】
使用されるロータの浮揚軸受装置は適合するどのような方法でも実現できる。
ある有利な方法では、ロータは受動形超伝導磁気軸受により支持される。しかし
、ロータは能動形磁気軸受を用いて配置しても同等に支持することができた。The levitation bearing arrangement of the rotor used can be realized in any suitable way.
In one advantageous method, the rotor is supported by passive superconducting magnetic bearings. However, the rotor could be equally supported when placed using active magnetic bearings.
【００２８】
特に望ましいやり方では、本発明の方法は、ロータがミラーポリゴンまたはポ
リゴンスキャナとして構成されるが、基本的にはあらゆるタイプのロータに実施
可能である。In a particularly desirable manner, the method of the invention can be implemented on essentially any type of rotor, although the rotor is configured as a mirror polygon or a polygon scanner.
【００２９】
本発明の方法において、適当なあらゆる測定用ビームを使用することが可能で
ある。しかし、測定用ビームとしては、レーザビームを使用することが特に望ま
しい。Any suitable measuring beam can be used in the method of the invention. However, it is particularly desirable to use a laser beam as the measuring beam.
【００３０】
本発明は、本発明の方法が特に有利に実施できる装置にも関する。本発明によ
ると、駆動部により回転させることができ、外周に反射面を有するロータを備え
る装置である。さらに、該装置は該ロータの回転中に、浮揚するのを支持する軸
受と、回転して通過していくロータの反射面上に向けられる測定用ビームを発生
する光源と、該反射面により反射される測定用ビームを検出する位置検出器と、
ロータの回転角度位置を定期的に検出するための装置と、ロータ上の質量分布を
接触せずに変化させることができる補正装置と、入力が該位置検出器とロータの
回転角度位置を定期的に検出するための装置に接続され、該補正装置に制御信号
を出力するコンピュータとを有し、コンピュータが該ロータ上の質量分布を非接
触の方式で適宜変化させる。The invention also relates to a device in which the method of the invention can be implemented particularly advantageously. According to the present invention, there is provided an apparatus including a rotor that can be rotated by a driving unit and that has a reflecting surface on the outer circumference. In addition, the device includes a bearing that supports levitating during rotation of the rotor, a light source that produces a measuring beam that is directed onto the reflective surface of the rotor as it rotates through, and a light source that reflects off the reflective surface. Position detector for detecting the measured beam to be measured,
A device for periodically detecting the rotational angular position of the rotor, a correction device capable of changing the mass distribution on the rotor without making contact, and an input for periodically detecting the rotational angular position of the position detector and the rotor. And a computer for outputting a control signal to the correction device, the computer appropriately changing the mass distribution on the rotor in a non-contact manner.
【００３１】
本発明による装置は、望ましくは補正装置としてレーザ発振器、望ましくはパ
ルス状に加工され、あるいは望ましくはＮｅ−ＹＡＧレーザ発振器又はエキシマ
レーザ発振器として構成されるものを供給する。The device according to the invention preferably provides as a correction device a laser oscillator, preferably pulsed, or preferably configured as a Ne-YAG laser oscillator or excimer laser oscillator.
【００３２】
本発明の装置において、位置検出器として、あらゆる適合する装置を使用する
ことができる。該位置検出器として、特に望ましい選択は、ＣＣＤアレイである
。In the device of the invention, any suitable device can be used as a position detector. A particularly desirable choice for the position detector is a CCD array.
【００３３】
また同様に、該測定用ビームを発生する装置として、レーザ発振器が本発明の
装置に使用されると望ましい。該測定用ビームを発生させる装置は、反射面上に
おける該ビームの入射位置の向きが位置的に調整できるように、配置されている
と望ましい。Similarly, a laser oscillator is preferably used in the device of the present invention as a device for generating the measurement beam. The device for generating the measuring beam is preferably arranged so that the direction of the incident position of the beam on the reflecting surface can be adjusted positionally.
【００３４】
本発明の装置においては、ロータとしてポリゴンミラーまたはポリゴンスキャ
ナが有利に供給されており、受動形超伝導磁気軸受又は能動形磁気軸受が軸受装
置として有利に供給される。特定の使用に際しては、浮揚させるための他の適合
する軸受装置、例えば流体軸受（気体軸受のような）を使用することも望ましい
。In the device of the present invention, a polygon mirror or a polygon scanner is advantageously provided as the rotor, and a passive superconducting magnetic bearing or an active magnetic bearing is advantageously provided as the bearing device. In certain applications it may also be desirable to use other suitable bearing devices for levitating, such as fluid bearings (such as gas bearings).
【００３５】
本発明を、図を参照してさらに詳しく説明する。
図１は、ロータ１としてポリゴンスキャナが使用され、ハウジング２の中に配
置された、本発明の装置の概略図を示す。後者は、環状中心部３（図２）を有し
、この中には平行平面板４が光ビーム５を測定する透明窓として設置され、該光
ビーム５は、偏向されるものであって、レーザ発振器（図２）に例示される光源
６（図１に非常に基本的に示される）から出てくる。The invention will be described in more detail with reference to the figures. FIG. 1 shows a schematic view of the device according to the invention, in which a polygon scanner is used as the rotor 1 and is arranged in a housing 2. The latter has an annular central part 3 (FIG. 2) in which a plane-parallel plate 4 is installed as a transparent window for measuring the light beam 5, said light beam 5 being deflected, It emerges from a light source 6 (shown very basic in FIG. 1) illustrated in a laser oscillator (FIG. 2).
【００３６】
ポリゴンスキャナ１に使用される永久磁石ポリゴンミラー７は、中心部３の孔
に挿入され、その後該中心部３はベースプレート８とカバープレート９によって
、真空状態で閉塞される。The permanent magnet polygon mirror 7 used in the polygon scanner 1 is inserted into the hole of the central portion 3, and then the central portion 3 is closed by the base plate 8 and the cover plate 9 in a vacuum state.
【００３７】
ベースプレート８とカバープレート９はガラスからなり、磁気軸受装置の磁気
コイル１０と、駆動部の磁気コイル１１と、永久磁石１２を有する。
ここで使用された永久磁石の装置により、該ポリゴンミラー７は該ベースプレ
ート８と該カバープレート９に接し、このためポリゴンミラー７の外周に鏡面と
して設置された反射面１３にダメージを与える可能性がない。The base plate 8 and the cover plate 9 are made of glass, and have a magnetic coil 10 of a magnetic bearing device, a magnetic coil 11 of a driving unit, and a permanent magnet 12. Due to the permanent magnet device used here, the polygon mirror 7 is in contact with the base plate 8 and the cover plate 9, which may damage the reflecting surface 13 provided as a mirror surface on the outer periphery of the polygon mirror 7. Absent.
【００３８】
初期動作では、まず装置の軸位置が正確に調整され、続いてポリゴンミラー７
を回転させる電磁回転場が生成される。回転するポリゴンミラー７に関しては、
回転軸Ａ−Ａは常にポリゴンミラー７の慣性主軸に一致し、ハウジング２に対す
る該回転軸Ａ−Ａの位置は、磁場が安定して生成される場合は常に再現性を有し
て同様に与えられる。しかし、ポリゴンミラー７の回転軸ＡＡと一致する慣性主
軸に対する、鏡面１３の表面における垂線Ｎ（図２）の、期待されたような高い
精度での９０度のアライメントは、一般に十分には保証されず、そのため、ポリ
ゴンミラー７の鏡面１３の揺動が起こってしまう。In the initial operation, first, the axial position of the device is accurately adjusted, and then the polygon mirror 7
An electromagnetic rotating field is generated that rotates the. Regarding the rotating polygon mirror 7,
The rotation axis A-A always coincides with the principal axis of inertia of the polygon mirror 7, and the position of the rotation axis A-A with respect to the housing 2 is always given with reproducibility when the magnetic field is stably generated. To be However, the expected 90-degree alignment of the normal N (FIG. 2) on the surface of the mirror surface 13 with respect to the principal axis of inertia coincident with the rotation axis AA of the polygon mirror 7 is generally sufficiently guaranteed. Therefore, the mirror surface 13 of the polygon mirror 7 swings.
【００３９】
磁気コイル１０、１１と永久磁石１２の、ベースプレート８およびカバープレ
ート９上の分布は、完全に対称になるようにするとよい。
また、該装置が空き領域１５を有するようにして、位置測定やポリゴンミラー
７の質量分布に影響を及ぼす目的で、この空き領域を通してポリゴンミラー７の
末端２７がアブレーション照射光に適宜近づけられるようにした。ポリゴンミラ
ー７の回転の中心部は、示した例では、光学原理、例えばＵＳ−ＰＳ５，１７１
，９８４によって動作し、ポリゴンミラー７のアライメントを検出する、距離測
定装置１４が設けられ、この測定結果から、磁気軸受の軸方向部分の能動的に調
整するための信号が得られる。The distribution of the magnetic coils 10 and 11 and the permanent magnet 12 on the base plate 8 and the cover plate 9 may be perfectly symmetrical. Further, the device has an empty area 15 so that the end 27 of the polygon mirror 7 can be appropriately brought close to the ablation irradiation light through the empty area for the purpose of influencing the position measurement and the mass distribution of the polygon mirror 7. did. In the example shown, the center of rotation of the polygon mirror 7 is an optical principle, for example US-PS 5,171.
, 984, which detects the alignment of the polygon mirror 7 and is provided with a distance measuring device 14 which results in a signal for actively adjusting the axial part of the magnetic bearing.
【００４０】
空き領域１５は、磁気軸受装置用の磁気コイル１０と駆動部用の磁気コイル１
１の外側に作ることも可能であり、パルスレーザ発振器を有する補正装置１６の
レーザ光を透過する。The vacant area 15 includes the magnetic coil 10 for the magnetic bearing device and the magnetic coil 1 for the drive unit.
It is also possible to make it outside 1 and transmit the laser light of the correction device 16 having a pulse laser oscillator.
【００４１】
この空き領域１５は、レーザ発振器１６（レーザ光を規格化又は成型するもの
として）のレーザ光の通路に使用され、これによりポリゴンミラー７の表面領域
２３におけるレーザアブレーションを、その稼動中に（好ましくはわずかな速度
において）実施することができる。レーザ光のパルスの状態を適宜制御すること
により、ポリゴンミラー７の表面にある材料の部分的除去が達成されるが、この
場合は、該制御は、鏡面１３上の垂線Ｎの、慣性主軸Ａ−Ａからの周期的な位置
のずれを最小化することにより、その結果「揺動の誤差」を最小化することによ
り、ポリゴンミラー７の慣性主軸の位置に対して影響を及ぼすように行われる。This empty area 15 is used for the passage of the laser light of the laser oscillator 16 (for normalizing or shaping the laser light), whereby the laser ablation in the surface area 23 of the polygon mirror 7 is in operation. (Preferably at a small rate). By appropriately controlling the state of the pulse of the laser light, partial removal of the material on the surface of the polygon mirror 7 is achieved. In this case, the control is performed by the inertial principal axis A of the perpendicular line N on the mirror surface 13. By minimizing the periodic deviation of the position from -A, and consequently the "oscillation error", the position of the principal axis of inertia of the polygon mirror 7 is influenced. .
【００４２】
前記の例で使用されたレーザアブレーションプロセスを用い、エキシマレーザ
を石英ガラス上で繰返しレート１ｋＨｚとして使用すると、パルスごとの除去速
度を１×１０-7ｍｍ3にすることが可能であるが、これは２．２×１０-7ｇ／ｓ
の質量変化に相当する。Using the laser ablation process used in the previous example and using an excimer laser on silica glass at a repetition rate of 1 kHz, it is possible to achieve a pulse-to-pulse removal rate of 1 × 10 −7 mm 3. However, this is 2.2 × 10 -7 g / s
Corresponding to the mass change of.
【００４３】
金属やシリコーン上でパルス長１００ｎｓ、繰返しレート１０ｋＨｚのＮｄ−
ＹＡＧレーザが使用された場合も、１×１０-7ｍｍ3の除去速度が達成できる。Nd- with a pulse length of 100 ns and a repetition rate of 10 kHz on metal or silicone
A removal rate of 1 × 10 −7 mm 3 can also be achieved when a YAG laser is used.
【００４４】
この目的のためには、材料の除去が一平面上で行われ、刻み目（ｎｏｔｃｈ）
が形成されないことが重要である。そうしないと、ノッチ電圧が生じ、高速回転
ポリゴンミラー７の強度に悪影響を及ぼす。材料の置き換えのために考えられる
、あるいは可能である他の方法、例えば蒸発、気相成長、スパッタによる成膜、
スパッタによる除去、化学的成分置換（酸化、窒化）、イオン注入、等に比較し
て、レーザアブレーションは、ポリゴンミラー７の材料特性や材料組成に実質的
に影響を及ぼさないという顕著な利点を有する。これは、高速で回転するポリゴ
ンミラー７がさらされる極度の応力下においては、熱処理や薄膜が常に強度に関
する問題を生じることから、最も重要なことである。しかし、原理的には、ロー
タ１の材料分布を変化させるための、これらの他の方法も使用することが可能で
ある。For this purpose, the material removal is carried out in one plane and is notched.
It is important that no formation occurs. Otherwise, a notch voltage is generated, which adversely affects the strength of the high speed rotating polygon mirror 7. Other possible or possible methods of material replacement, such as evaporation, vapor deposition, sputter deposition,
Compared with sputter removal, chemical component replacement (oxidation, nitridation), ion implantation, etc., laser ablation has the significant advantage of not substantially affecting the material properties or composition of the polygon mirror 7. . This is most important because heat treatment and thin films always cause problems regarding strength under the extreme stress that the polygon mirror 7 rotating at a high speed is exposed to. However, in principle, these other methods of changing the material distribution of the rotor 1 can also be used.
【００４５】
また、規格化のレーザ１６のレーザビームを、ポリゴンミラー７のわずかな回
転速度、例えば１．３ｋＨｚに制御して、レーザのパルスがポリゴンミラー７の
表面２７上の所定の領域２３を意図的に照射し、材料の除去を生じていれば何ら
障害は発生しない。ポリゴンミラー７のわずかな回転速度で実施されていれば、
ポリゴンミラー７の状態が次の稼動でもまったく同一であるという利点を有する
。もちろん、材料の除去は必ずしもポリゴンミラー７のわずかな回転速度におい
て行われなくてもよく、ポリゴンミラー７の回転速度は回転軸Ａ−Ａである慣性
主軸の位置に影響を及ぼすものでもない。例えば、非常に高い速度で回転するポ
リゴンミラー７においては、レーザアブレーションは、わずかな回転速度におけ
るよりも大きく下回る速度で行うことができる。しかし、この場合、決められた
回転速度がポリゴンミラー７の共振回転速度に該当しないように注意を払う必要
がある。Further, the laser beam of the standardized laser 16 is controlled to a slight rotational speed of the polygon mirror 7, for example, 1.3 kHz, so that the laser pulse causes a predetermined area 23 on the surface 27 of the polygon mirror 7. No damage occurs if the material is removed intentionally by irradiation. If it is carried out at a slight rotation speed of the polygon mirror 7,
This has the advantage that the state of the polygon mirror 7 is exactly the same in the next operation. Of course, the removal of the material does not necessarily have to be performed at a slight rotation speed of the polygon mirror 7, and the rotation speed of the polygon mirror 7 does not affect the position of the principal axis of inertia which is the rotation axis AA. For example, in a polygon mirror 7 that rotates at a very high speed, laser ablation can be done at a much lower speed than at a slight rotational speed. However, in this case, it is necessary to pay attention so that the determined rotation speed does not correspond to the resonance rotation speed of the polygon mirror 7.
【００４６】
図面に示された実施例では、ポリゴンミラー７の回転に規定化のレーザ１６の
パルスの動作を同調させることも可能である。これに関して、同調の精度が厳し
すぎないという要件を満足しなければならない。なぜならば、実際は揺動の誤差
の振幅の最大値において材料の除去が行われるか、あるいはそこからの小さい誤
差（＋／−１０°）で行われるかは問題ではないからである。いずれにしても、
必要な多数のレーザパルスによって、平均化が行われ、材料の除去の間に続けら
れる測定はこの方法の成功にただちに確信を与えるものである。In the embodiment shown in the drawings, it is also possible to synchronize the rotation of the polygon mirror 7 with the operation of the pulses of the defined laser 16. In this respect, the requirement that the tuning accuracy is not too tight has to be fulfilled. This is because, in practice, it does not matter whether the material is removed at the maximum value of the oscillation error amplitude or the material is removed with a small error (+/− 10 °). In any case,
With the large number of laser pulses required, the averaging is done and the measurements that are continued during the removal of the material give immediate confidence in the success of this method.
【００４７】
鏡面１３上の垂線Ｎの位置を測定するためには、光源６として使用される測定
用のレーザは、ポリゴンスキャナ１に対して位置を固定される。測定用ビーム５
はＣＣＤアレイの形をとる位置検出器１７のレシーバライン上で、ポリゴンミラ
ー７の動く鏡面１３ごとに反射される。ＣＣＤレシーバラインを７μｍのピクセ
ルでスペースを取ると、１秒よりも良い解像度が得られる。各鏡面１３に対し測
定値が与えられる。In order to measure the position of the vertical line N on the mirror surface 13, the position of the measuring laser used as the light source 6 is fixed with respect to the polygon scanner 1. Measuring beam 5
Is reflected by the moving mirror surface 13 of the polygon mirror 7 on the receiver line of the position detector 17 in the form of a CCD array. A space of 7 μm pixels in the CCD receiver line gives a resolution better than 1 second. A measured value is given to each mirror surface 13.
【００４８】
回転する反射切子面（ミラー１３）の切子面サイクル又は切子面タイミングを
決定するためのセンサはポリゴンスキャナ１のハウジング２の中心部３上で適当
な位置に設けられる。該センサは、ポリゴンミラー７の瞬間の回転角位置につい
ての情報を供給する。A sensor for determining the facet cycle or facet timing of the rotating reflective facet (mirror 13) is provided at a suitable position on the central portion 3 of the housing 2 of the polygon scanner 1. The sensor supplies information about the instantaneous rotational angle position of the polygon mirror 7.
【００４９】
図４のグラフは、挿入されたポリゴンミラー７の円錐面上の誤差と呼ばれるも
のの測定値Ｗの曲線を示す。この円錐面上の誤差は、鏡面１３から鏡面１３への
固定した角度の誤差に起因する部分１９と、それに重なったロータ１の揺動の誤
差（図１に破線で示した）からなる。両方の誤差が一体となったものを円錐面上
の誤差と呼ぶ。The graph of FIG. 4 shows the curve of the measured value W of what is called the error on the conical surface of the inserted polygon mirror 7. The error on the conical surface is composed of a portion 19 caused by an error in a fixed angle from the mirror surface 13 to the mirror surface 13 and an error in the swing of the rotor 1 overlapping therewith (shown by a broken line in FIG. 1). The combination of both errors is called the error on the conical surface.
【００５０】
図４の図では、Ｘ軸はポリゴンミラー７の回転角位置ψを表し、Ｙ軸は位置検
出器１７（ＣＣＤアレイ）により測定された検出信号の増幅した振幅Ｗを表す。In the diagram of FIG. 4, the X axis represents the rotational angle position ψ of the polygon mirror 7, and the Y axis represents the amplified amplitude W of the detection signal measured by the position detector 17 (CCD array).
【００５１】
図４に示したように。揺動の誤差２０は、全信号のシヌイソイドの部分を示す
。
図１は、位置検出器１７の出力信号が供給され、角度の検出用のセンサ１８の
出力信号が供給されるコンピュータ２２を示す。検出された測定値に基づき、ま
ず、コンピュータ２２がポリゴンミラー７の１回の完全な回転で生じる、最大測
定値Ｗmaxと最小測定値Ｗmin（図４参照）差Ｄを決定し、さらに、これらの測定
値に対するロータの回転位置Ｘ1とＸ2を決定し、ここから補正装置１６に送る制
御信号を決定する。後者により、領域２３に、規格化されるようにポリゴンミラ
ー７の上面２７に向けられたレーザビーム２４によって、規格化される領域２３
内での材料の除去が、ポリゴンミラー７の次の回転の間に、前回測定した差Ｄよ
りも、そのときに測定された差Ｄ1の方が小さくなるように行われる。同時に、
新しく決定された差Ｄ1がすでに決定された最小値よりも大きい限り、補正装置
１６はコンピュータ２２によって再び制御される。前記又は１回の完全な回転で
、該補正装置１６はもう一度再び続けて測定された最大値と最小値の差を再び減
らすように、レーザアブレーションを行う。これらのステップはこの差が最終的
に所定の最小値よりも小さくなるまで繰り返される。As shown in FIG. The swing error 20 represents the sinusoidal portion of the total signal. FIG. 1 shows a computer 22 to which the output signal of a position detector 17 and the output signal of a sensor 18 for angle detection are supplied. Based on the detected measurement values, the computer 22 first determines the maximum measurement value W max and the minimum measurement value W min (see FIG. 4) difference D that occurs in one complete rotation of the polygon mirror 7, and The rotational positions X 1 and X 2 of the rotor for these measured values are determined, from which the control signal to be sent to the correction device 16 is determined. The latter causes the area 23 to be standardized by the laser beam 24 directed toward the upper surface 27 of the polygon mirror 7 in the area 23.
The removal of the material inside is performed during the next rotation of the polygon mirror 7 so that the difference D 1 measured at that time is smaller than the difference D measured at the previous time. at the same time,
As long as the newly determined difference D 1 is greater than the already determined minimum value, the correction device 16 is again controlled by the computer 22. With said one or one complete revolution, said corrector 16 again carries out laser ablation so as to again reduce the difference between the measured maximum and minimum values. These steps are repeated until the difference finally falls below a predetermined minimum value.
【００５２】
図５は、揺動の誤差２０が、複数のステップとこのようにして（連続した測定
について）行われた材料の除去の結果としてほとんど完全に消えた場合（揺動の
誤差２０について所定の最小の残留レベルに達したときにプロセスは通常止めら
れる）の図４のグラフを示す。この場合は鏡面１３から鏡面１３までの固定した
角度の誤差１９のみが存在する。（図５）FIG. 5 shows that the rocking error 20 disappears almost completely as a result of several steps and the material removal thus performed (for successive measurements). 4 shows the graph of FIG. 4), where the process is normally stopped when a predetermined minimum residual level is reached. In this case, there is only a fixed angle error 19 from the mirror surface 13 to the mirror surface 13. (Fig. 5)
【００５３】
図６の図は、補正装置１６（図中で上の方）の形成用のレーザの連続したパル
スの制御と、ポリゴンミラー７（図中で下のほう）の表面２７上に作用する連続
したパルスを概略示す。The diagram of FIG. 6 shows the control of successive pulses of the laser for the formation of the correction device 16 (upper in the figure) and the effect on the surface 27 of the polygon mirror 7 (lower in the figure). 2 shows a schematic of successive pulses.
【００５４】
図２の装置において、揺動の誤差の検出された最大値の位置に対する補正装置
１６の、規格化のレーザの連続したパルスの放出は、Ｔ*３／４の整数倍で時間
シフトされている（Ｔ＝回転の継続時間）。実際には、図２に示されるビームの
行路に該当する測定用ビーム５の偏向は、ポリゴンミラー７が回転して材料が除
去される間は測定されつづけ、測定と除去のプロセスは測定された差Ｄ1が所定
の限界より下がったら止められる。In the device of FIG. 2, the emission of successive pulses of the normalized laser of the correction device 16 for the position of the detected maximum value of the oscillation error is time-shifted by an integer multiple of T * 3/4. (T = rotation duration). In practice, the deflection of the measuring beam 5 corresponding to the path of the beam shown in FIG. 2 was measured while the polygon mirror 7 was rotated and the material was removed, and the measurement and removal process was measured. It is stopped when the difference D 1 falls below a predetermined limit.
【００５５】
図３は、能動形超伝導磁気軸受の中のポリゴンミラー７の基本的構造（概略断
面図による）を示すが、該ポリゴンミラー７を囲むハウジングは示されていない
。FIG. 3 shows the basic structure (according to a schematic sectional view) of a polygon mirror 7 in an active superconducting magnetic bearing, but the housing surrounding the polygon mirror 7 is not shown.
【００５６】
この場合、ロータ１は層になった永久磁石１２とポリゴンミラー７からなる。
これを囲む固定子２５は、冷却手段２６により、臨界温度以下に冷却された超伝
導材料を含む。駆動のための磁気コイル１１は、磁場を生成し、ロータ１に作用
して回転させる。In this case, the rotor 1 comprises a layered permanent magnet 12 and a polygon mirror 7.
The stator 25 surrounding it contains a superconducting material cooled to below the critical temperature by a cooling means 26. The magnetic coil 11 for driving generates a magnetic field and acts on the rotor 1 to rotate it.
【００５７】
上述のタイプの能動形磁気軸受は、ロータ１の位置が調整によって安定化され
ている必要がないという利点を有する。固定子２５の超伝導材料に永久磁石１２
によって誘起された電流の「凍結した」状態は、ロータ１２を安定で、干渉に対
し抵抗力があり、正確に再現性のあるように導く。An active magnetic bearing of the type described above has the advantage that the position of the rotor 1 does not have to be stabilized by adjustment. The permanent magnet 12 is added to the superconducting material of the stator 25.
The "frozen" state of the current induced by the rotor leads the rotor 12 to be stable, resistant to interference, and accurately and reproducibly.
【００５８】
図３に原理が示された装置も、ポリゴンミラー７の表面２７上の空き領域１５
が実質的にいかなる種類の上部構造にも限定されていにという利点を有する。The device whose principle is shown in FIG. 3 is also used in the empty area 15 on the surface 27 of the polygon mirror 7.
Has the advantage of being substantially limited to any type of superstructure.
【図１】能動形磁気軸受にロータとしてディスク型のポリゴンミラーを備え
た本発明の装置を示す（概略）断面図。FIG. 1 is a (schematic) sectional view showing an apparatus of the present invention in which an active magnetic bearing is provided with a disk-shaped polygon mirror as a rotor.
【図２】図１のポリゴンミラーと反射された測定用ビームの光路の概要を示
す上面図。FIG. 2 is a top view showing an outline of the optical path of the measurement beam reflected by the polygon mirror of FIG.
【図３】受動形の軸方向磁気軸受にロータとしてポリゴンミラーを備えた本
発明の装置を示す（概略）断面図。FIG. 3 is a (schematic) sectional view showing an apparatus of the present invention in which a passive type axial magnetic bearing is provided with a polygon mirror as a rotor.
【図４】回転するポリゴンミラーの円錐面上の誤差の成分を示すグラフ。FIG. 4 is a graph showing an error component on the conical surface of a rotating polygon mirror.
【図５】図４に対応するグラフであって、揺動の誤差の補正後を示すグラフ
。5 is a graph corresponding to FIG. 4, showing a graph after correction of a swing error.
【図６】本発明の装置の補正装置のパルスレーザ発振源のパルスの列とレー
ザアブレーション用のレーザ光のパルスの列を示すグラフ。FIG. 6 is a graph showing a pulse train of a pulse laser oscillation source and a pulse train of laser light for laser ablation in the correction device of the device of the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｃ 32/04 Ｆ１６Ｃ 32/04 Ｂ ４Ｅ０６８ Ｆ１６Ｆ 15/02 Ｆ１６Ｆ 15/02 Ａ Ｇ０１Ｂ 11/00 Ｇ０１Ｂ 11/00 Ｈ Ｇ０１Ｍ 1/34 Ｇ０１Ｍ 1/34 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＴ ，ＡＵ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＲ，ＨＵ，Ｉ Ｄ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＲ，Ｕ Ａ，ＵＳ，ＵＺ，ＹＵ，ＺＡ Ｆターム(参考） 2F065 AA01 AA20 BB03 BB16 BB25 CC21 DD14 FF23 FF43 FF65 GG04 HH04 JJ02 JJ25 2G021 AB10 AC03 AC10 AC17 AE04 AE08 AF12 AG05 AH18 AK10 AM10 AM15 3J048 AB08 AD10 EA07 EA32 3J102 AA01 BA03 BA19 CA02 CA27 DA02 DA09 DB05 DB12 DB37 GA02 4E066 BA13 CA14 4E068 DA00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F16C 32/04 F16C 32/04 B 4E068 F16F 15/02 F16F 15/02 A G01B 11/00 G01B 11/00 H G01M 1/34 G01M 1/34 (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT , SE), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AT, AU, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CZ, DE, DK, EE, ES , FI, GB, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KP, KR, LT, LU, LV, MD, MK, MN, MX, NO NZ, PL, PT, RO, RU, SE, SG, SI, SK, TR, UA, US, UZ, YU, ZA F term (reference) 2F065 AA01 AA20 BB03 BB16 BB25 CC21 DD14 FF23 FF43 FF65 GG04 HH04 JJ02 JJ25 2G021 AB10 AC03 AC10 AC17 AE04 AE08 AF12 AG05 AH18 AK10 AM10 AM15 3J048 AB08 AD10 EA07 EA32 3J102 AA01 BA03 BA19 CA02 CA27 DA02 DA09 DB05 DB12 DB37 GA02 4E066 BA13 CA14 4E068 DA00
Claims (25)
ータ（１）の回転中の揺動を減少させる方法であって、 所定の入射位置を有する測定用ビーム（１５）が通過していくロータ（１）の反
射面（１３）で反射され、 該ロータ（１）はその共振振動数のいずれにも該当しない回転速度で回転し、 該反射の後に、該測定ビーム（１５）は位置検出器（１７）に照射され、該位置
検出器（１７）は、ロータ（１）の各完全な一回転の間にコンピュータ（２２）
に信号を送り、該コンピュータは、該信号の最大値と最小値の差を決定し、 該コンピュータ（２２）は、ロータ（１）の両方の値との関連で回転位置を決定
し、後者により補正装置（１６）を制御する制御信号を計算する方法において、
該補正装置（１６）は、ロータ（１）の回転又は次の回転の間に、反射面（１３
）に影響を及ぼさずに、非接触式にロータ（１）の質量の分布に変化を与え、該
位置検出器（１７）が出力するロータ（１）の信号の最小値と最大値の差であっ
て、該回転の間に決定された差が、前の回転の間に決定された差よりも小さい方
法。1. A method for reducing fluctuation during rotation of a rotor (1) which is mounted so as to be levitated and has a reflection surface (13) on its outer periphery, and which comprises a measuring beam (15) having a predetermined incident position. ) Is reflected by the reflecting surface (13) of the passing rotor (1), the rotor (1) rotates at a rotational speed not corresponding to any of its resonance frequencies, and after the reflection, the measurement beam The position detector (17) is illuminated by (15), which is detected by the computer (22) during each complete revolution of the rotor (1).
The computer determines the difference between the maximum and minimum values of the signal and the computer (22) determines the rotational position in relation to both values of the rotor (1), the latter In a method of calculating a control signal for controlling a correction device (16),
The compensator (16) is arranged such that during the rotation of the rotor (1) or the next rotation the reflecting surface (13
), The mass distribution of the rotor (1) is changed in a non-contact manner, and the difference between the minimum value and the maximum value of the rotor (1) signal output by the position detector (17) And the difference determined during the rotation is less than the difference determined during the previous rotation.
分布に対し、局部的に限定された領域（２３）内で、各瞬間ごとに変化を起こさ
せる方法。2. The method according to claim 1, wherein the mass distribution in the rotor (1) is changed at each instant within a locally defined region (23).
る質量分布は、質量の局部的な除去又は付加によって変化させる方法。3. The method according to claim 1, wherein the mass distribution in the rotor (1) is changed by locally removing or adding mass.
タ（１）における質量分布は、レーザ照射、電子線照射、及び／又はイオン照射
によって変化される方法。4. The method according to claim 1, wherein the mass distribution in the rotor (1) is changed by laser irradiation, electron beam irradiation, and / or ion irradiation.
分布を変化させるのに使用された放射線（２４）が、パルス状である方法。5. The method according to claim 4, wherein the radiation (24) used to change the mass distribution in the rotor (1) is pulsed.
分布を変化させるのに使用された放射線（２４）は、ロータ（１）の回転速度に
同期してパルス状にされる方法。6. The method according to claim 5, wherein the radiation (24) used to change the mass distribution in the rotor (1) is pulsed in synchronization with the rotational speed of the rotor (1). How to be done.
／又はパルス長、及び／又はパルス周波数、及び／又はパルス出力は、位置検出
器（１７）により供給される信号に依り調整される方法。7. Method according to claim 5 or 6, wherein the pulse time and / or the pulse length and / or the pulse frequency and / or the pulse output are provided by a position detector (17). How to adjust depending on the signal.
におけるパルスの状態は、位置検出器（１７）が出力する信号により誘発されて
いる方法。8. A method according to claim 7, wherein the radiation used (24).
The state of the pulse in is induced by the signal output by the position detector (17).
された放射線（２４）のロータ（１）に対する整合は、コンピュータ（２２）の
制御信号によって調整される方法。9. The method according to claim 4, wherein the alignment of the used radiation (24) with respect to the rotor (1) is adjusted by a control signal of a computer (22). Method.
置検出器（１７）から出力される信号の最小値と最大値の間で確定された差が、
所定の閾値を超えないとき、もしくは超えない限りは、補正装置（１６）が稼動
されない方法。10. The method according to claim 1, wherein the determined difference between the minimum and maximum values of the signal output from the position detector (17) is:
A method in which the correction device (16) is not operated when the predetermined threshold value is not exceeded or is not exceeded.
ロータ（１）は測定及び質量分布の変化時は公称速度で回転している方法。11. A method according to any one of claims 1 to 10, wherein
The method in which the rotor (1) rotates at the nominal speed when the measurement and mass distribution changes.
ロータ（１）は、受動形超伝導磁石による軸受（１２，２５）により支持される
方法。12. A method according to any one of claims 1 to 11, wherein
The rotor (1) is supported by bearings (12, 25) of passive superconducting magnets.
ポリゴンミラー（７）がロータ（１）として使用される方法。13. A method according to any one of claims 1 to 12,
A method in which a polygon mirror (7) is used as the rotor (1).
測定用ビーム（５）としてレーザビームが使用される方法。14. A method according to any one of claims 1 to 13, wherein
A method in which a laser beam is used as the measuring beam (5).
を外周に有するロータ（１）と、 ロータ（１）が回転する間、浮揚することを支持するための軸受装置（１０，１
２；１２，２５）と、 回転しているロータ（１）の少なくとも１つの該反射面（１３）上に照射されう
る測定用ビーム（５）を発生させる光源（６）と、 該反射面（１３）によって反射される該測定ビーム（５）を検出する位置検出器
（１７）と、 該ロータ（１）の回転角度位置を定期的に検出するための装置（１８）と、 該ロータ（１）における質量分布を非接触式に変化させることができる補正装置
（１６）と、 該位置検出器（１７）と、該ロータ（１）の回転角度位置を定期的に検出するた
めの装置（１８）とに入力側が接続されていて、該補正装置に制御信号を出力す
るコンピュータ（２２）と を有する装置。15. Device for carrying out the method of claim 1, which is rotatable by a drive and which has at least one reflective surface (13).
And a bearing device (10, 1) for supporting levitating while the rotor (1) rotates.
2; 12, 25), a light source (6) for generating a measuring beam (5) which can be illuminated onto at least one of the reflecting surfaces (13) of the rotating rotor (1), and the reflecting surface (6). A position detector (17) for detecting the measurement beam (5) reflected by 13), a device (18) for periodically detecting the rotational angular position of the rotor (1), and the rotor (1) Correction device (16) capable of changing the mass distribution in (4) in a non-contact manner, the position detector (17), and a device (18) for periodically detecting the rotational angular position of the rotor (1). ) And an input side of which are connected, and a computer (22) for outputting a control signal to the correction device.
してレーザ発振器が設けられている装置。16. The device according to claim 15, wherein a laser oscillator is provided as the correction device (16).
）としてＮｄ−ＹＡＧレーザ発振器又はエキシマレーザ発振器が設けられている
装置。17. The apparatus according to claim 16, wherein the laser oscillator (16
A device provided with an Nd-YAG laser oscillator or an excimer laser oscillator.
発振器（１６）が設けられている装置。18. A device according to claim 15 or 16, wherein a pulsed laser oscillator (16) is provided.
（１７）としてＣＣＤアレイが設けられている装置。19. The device according to claim 15, wherein a CCD array is provided as the position detector (17).
ムを発生させる装置（５）はレーザ発振器である装置。20. The device according to claim 15, wherein the device (5) for generating the measuring beam is a laser oscillator.
ムを発生させる装置（５）は、少なくとも１つの該反射面（１３）上のビームの
入射位置の配向が位置的に調整されるように配置されている装置。21. The device according to claim 15, wherein the device for generating the measuring beam is arranged such that the orientation of the incident position of the beam on at least one of the reflecting surfaces is 13 A device that is arranged to be mechanically adjusted.
）はポリゴンミラー（７）である装置。22. The device according to claim 15, wherein the rotor (1
) Is a device which is a polygon mirror (7).
磁石の軸受（１２，２５）が、軸受装置として設けられている装置。23. The device according to claim 15, wherein the bearing (12, 25) of the passive superconducting magnet is provided as a bearing device.
受中のポリゴンスキャナ（７）が設けられている装置。24. Device according to claim 15, wherein a polygon scanner (7) in an active magnet bearing is provided.
受装置として設けられている装置。25. The device according to claim 15, wherein the hydrodynamic bearing is provided as a bearing device.
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