JP2009109823A - ガルバノ駆動装置及びレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異常発振等によるガルバノミラーの回動異常を好適に抑制できるガルバノ駆動装置を提供すること。
【解決手段】本発明によるガルバノ駆動装置２０は、ガルバノミラー１０、ガルバノミラーを回動させる駆動手段１４、ガルバノミラーの回動角度を検出する角度検出手段１５、ガルバノミラーの回動異常を検出する回動異常検出手段３６と、回動異常が検出された場合、ガルバノミラーの回動異常を所定時間、抑制する抑制信号Ｓｃを生成する制御手段３４と、回動角度の範囲を設定変更する分圧回路（角度範囲変更手段）３７とを備える。分圧回路は、回動異常の検出に応じて、正常角度範囲をより狭い補助角度範囲に変更する。制御手段は、回動角度の補助角度範囲外が検出された場合、抑制信号Ｓｃを生成する。分圧回路は、回動角度の補助角度範囲外の検出から所定の基準期間に同補助角度範囲外が再検出されなかった場合、補助角度範囲を正常角度範囲に戻す。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガルバノ駆動装置及びガルバノ駆動装置を備えたレーザ加工装置に関し、特にガルバノミラーのスキャン異常を防止する技術に関する。

従来のガルバノミラーのスキャン異常を検出するガルバノ駆動装置の一例として、例えば、特許文献１に記載の装置が知られている。この装置では、ガルバノミラーの駆動コイルに供給される駆動電流を電圧値として検出して、その検出電圧を所定の電圧と比較することによって、駆動コイルの断線等のガルバノミラーのスキャン異常を検出するようにしている。
特開平９−３８７８７号公報

ところで、ガルバノミラーのスキャン異常として、駆動コイルの駆動電流を生成する増幅回路等に関連して、ガルバノ駆動装置に異常発振が発生する場合がある。そのような異常発振が発生すると、ガルバノミラーのスキャン動作の制御ができなくなり、ガルバノミラーが該ミラーの最大回動を規制するダンパに衝突してダメージを受けるおそれがある。しかしながら、単に上記駆動電流を検出する方法によっては必ずしもそのような異常発振に対処できるとはいえない。

そこで、これに対処すべく、本願出願人は、図８に示するように、ガルバノミラーの回動角度の許容角度（正常角度範囲）θ１を決め、その許容角度θ１を超えてガルバノミラーが回動したとき（図８の時刻ｔ１に相当）にガルバノミラーの回動異常を抑制信号によって所定時間τ１だけ抑制する方法を検討した。しかしながら、異常発振等の状況によっては、必ずしも抑制信号によって異常発振等による回動異常の勢いを抑制することができない場合もある。その場合、図８の時刻ｔ２においてガルバノミラーの回動角度が再び許容角度θ１を超えて、回動規制角度θ０まで達し、ガルバノミラーのダンパへの衝突を回避できないおそれがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、異常発振等によるガルバノミラーの回動異常を好適に抑制することができるガルバノ駆動装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、第１の発明に係るガルバノ駆動装置は、ガルバノミラーと、順次駆動信号を受けて、それらの駆動信号に応じた角度に前記ガルバノミラーを回動させる駆動手段と、前記ガルバノミラーの実際の回動角度を検出する角度検出手段と、前記角度検出手段によって検出された前記回動角度が、前記ガルバノミラーの回動可能角度範囲内に設定される正常角度範囲外か否かを検出する回動異常検出手段と、前記回動角度の前記正常角度範囲外が検出された場合、前記ガルバノミラーの回動異常を所定時間、抑制するための抑制信号を生成する制御手段とを備えたガルバノ駆動装置において、前記回動異常検出手段によって前記回動角度の前記正常角度範囲外が検出された場合、その検出に応じて、前記制御手段の制御にしたがって前記正常角度範囲を該正常角度範囲よりも小さい角度範囲の補助角度範囲に変更する角度範囲変更手段を備え、前記回動異常検出手段は、前記回動角度が前記補助角度範囲外か否かを検出し、前記制御手段は、前記回動角度の前記補助角度範囲外が検出された場合、前記抑制信号を生成し、前記角度範囲変更手段は、前記回動角度の前記補助角度範囲外の検出から所定の基準期間の間に、前記回動異常検出手段によって前記回動角度の前記補助角度範囲外の検出が再度検出されなかった場合、前記補助角度範囲を前記正常角度範囲に戻すことを特徴とする。

本発明によれば、角度範囲変更手段は、ガルバノミラーの回動角度の正常角度範囲外が回動異常検出手段によって検出された場合、その検出に応じて正常角度範囲をそれよりも小さい角度範囲の補助角度範囲に変更する。そして、回動異常検出手段によって、回動角度の補助角度範囲外が検された場合、制御手段は、ガルバノミラーの回動異常を所定時間、抑制するための抑制信号を生成する。その抑制信号によって、ガルバノミラーの回動異常が、従来に比べて早い段階で、すなわちガルバノミラーの回動の勢いが従来に比べて弱い段階で抑制される。

そのため、回動角度が補助角度範囲を超えた以降において、異常発振等の影響によるガルバノミラーの回動の勢いを従来に比べて低減することができる。その結果、異常発振等の影響によってガルバノミラーがダンパーに当接するまで回動することが抑制され、ガルバノミラー１０の損傷等が防止される。すなわち、本発明によれば、異常発振等によるガルバノミラーの回動異常を好適に抑制することができる。

また、角度範囲変更手段は、回動角度の補助角度範囲外の検出から所定の基準期間の間に、回動角度の補助角度範囲外の検出が再度検出されなかった場合、補助角度範囲を正常角度範囲に戻す。そのため、異常発振等の原因がなくなった場合、通常の動作への移行をスムーズに行うことができる。

第２の発明は、第１の発明のガルバノ駆動装置において、前記補助角度範囲は、前記正常角度範囲よりも小さい角度範囲において複数の補助角度範囲を含み、前記角度範囲変更手段は、前記正常角度範囲を前記補助角度範囲に設定変更する場合、前記正常角度範囲を前記複数の補助角度範囲のうち最も大きな補助角度範囲に変更し、前記角度範囲変更手段は、さらに、前記基準期間の間に前記回動異常検出手段によって前記回動角度の前記補助角度範囲外が検出される毎に、その検出に応じて、前記複数の補助角度範囲を徐々に小さいものに変更することを特徴とする。

本発明によれば、複数の補助角度範囲を徐々に小さいものに変更することによって、所定時間内における、回動角度の補助角度範囲外検出の回数を増加させることができる。そのため、抑制信号による抑制の所定時間を適宜設定することにより、ガルバノミラーの回動異常に対する抑止効果が強められ、異常発振等によるガルバノミラーの回動異常をより好適に抑制することができる。その結果、ガルバノミラーのダンパーへの当接等もより好適に防止することができる。

第３の発明は、第１または第２の発明のガルバノ駆動装置において、前記角度範囲変更手段は、前記回動異常検出手段によって前記回動角度の設定角度範囲外が検出された場合、その検出から所定時間の経過後に、前記回動角度の範囲をより小さい角度範囲に変更することを特徴とする。

本発明によれば、個々のガルバノミラーの回動異常の対応にマッチしたタイミングにおいて、回動角度の範囲をより小さい角度範囲に変更することができる。

第４の発明は、第１または第２の発明のガルバノ駆動装置において、前記角度範囲変更手段は、前記回動異常検出手段によって前記回動角度の設定角度範囲外が検出された場合、その検出直後に、前記回動角度の範囲をより小さい角度範囲に変更し、前記回動異常検出手段は、前記回動角度が前記変更されたより小さい角度範囲内に一度入った後において、前記回動角度が前記変更されたより小さい角度範囲外か否かを検出することを特徴とする。

本発明によれば、発振異常等により発生するガルバノミラーの波状の回動異常に対して、短い時間に好適に回動異常を検出して、その回動異常を抑制することができる。

第５の発明は、第１〜第４の発明のいずれかの発明のガルバノ駆動装置において前記回動異常検出手段による前記回動角度の前記補助角度範囲外の検出が前記所定の基準時間より長い所定の時間において検出された場合には、前記ガルバノミラーの回動異常が回復不能である旨を外部に報知する異常報知手段をさらに備えることを特徴とする。

第６の発明は、第１〜第４の発明のいずれかの発明のガルバノ駆動装置において、前記回動異常検出手段による前記回動角度の前記補助角度範囲外の検出が所定回数以上の場合には、前記ガルバノミラーの回動異常が回復不能である旨を外部に報知する異常報知手段さらにを備えることを特徴とする。

第５及び第６の本発明によれば、作業者は、ガルバノミラーの回動異常が回復不能であることを早期に認識して、その対応処置を迅速に行うことができる。

第７の発明は、第１〜第６の発明のいずれかの発明のガルバノ駆動装置を搭載したレーザ加工装置であって、レーザ光を出射するレーザ光源を備え、前記回動異常検出手段によって異常が検出された際には、前記レーザ光源による前記レーザ光の出射を停止させることを特徴とする。

本発明によれば、レーザ加工装置において、異常発振等によるガルバノミラーの回動異常を好適に抑制することができるとともに、ガルバノミラーの回動異常の検出に伴ってレーザ光の出射が停止されるため、レーザ光の無用な出射が防止される。

本発明によれば、異常発振等によるガルバノミラーの回動異常を好適に抑制することができる。

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１を図１〜図５を参照して説明する。

（レーザ加工装置）
図１は、実施形態１に係るレーザ加工装置１００の全体の概略的な構成図である。図１において、レーザ光源２から出射されたレーザ光２ａは、ガルバノスキャナ３によって向きが変更されて印字エリアＥ上に照射される。ガルバノスキャナ３は、一対のガルバノミラー１０Ｘ，１０Ｙと収束レンズＬを備えている。一方のガルバノミラー１０Ｘはガルバノ駆動装置２０Ｘによって縦方向に反射角度を変移させることができ、他方のガルバノミラー１０Ｙはガルバノ駆動装置２０Ｙによって横方向に反射角度を変移させることができる。これら両ガルバノミラー２０Ｘ，２０Ｙによりレーザ光２ａは直交する２方向において向きが調整可能とされ、その結果、レーザ光２ａの照射点が印字エリアＥ上のいずれの位置にも移動可能となる。

照射制御部１には図示しないコンソールが接続され、マーキングしたい所望の文字・記号・図形等（以下「文字等」という）をそのコンソールに設定すると、照射制御部１がそれに応じたデータをガルバノスキャナ２０に与える。より詳細には、照射制御部１には文字等のフォントデータを記憶したメモリが内蔵され、マーキングすべき文字等が設定されるとそのフォントデータに基づき、その文字等を構成する線分のデータが読み出され、これに基づいて図示しないＣＰＵが印字エリアＥへの照射位置を決定する座標データを生成し、座標データをガルバノスキャナ２０の各ガルバノ駆動装置２０Ｘ，２０Ｙに供給する。また、照射制御部１は、後述するように、ガルバノ駆動装置２０Ｘ，２０Ｙからガルバノミラー１０Ｘ，Ｙの回動異常検出に係るエラー信号を受け取った際には、レーザ光源２からのレーザ光２ａの出射を停止させる。

（ガルバノ駆動装置）
次に、図２を参照して、本発明によるガルバノ駆動装置２０Ｘ，２０Ｙを説明する。各ガルバノミラー１０Ｘ，１０Ｙ毎に設けられた各ガルバノ駆動装置２０Ｘ，２０Ｙの本発明に係る主要構成は同一であるため、以下、一対のガルバノ駆動装置２０Ｘ，２０Ｙをガルバノ駆動装置２０として説明する。

ガルバノ駆動装置２０は、ガルバノミラー１０、ケーシング１１、警告灯（異常報知手段）２１、データ生成部２２、及び駆動回路３０を備える。ケーシング１１内には駆動部１２及びポジションセンサ（本発明による「角度検出手段」に相当する）１５が備えられている。駆動回路３０は、タイマ回路３３、制御回路（制御手段）３４、アンプ３５、回動異常検出回路（回動異常検出手段）３６、及び分圧回路（角度範囲変更手段）３７等を含む。

図２において、ガルバノミラーの駆動部（駆動手段）１２は、駆動軸１３をケーシング１１（図４参照）に対して回動可能に備え、その駆動軸１３には、ガルバノミラー１０が固定されている。駆動部１２は、例えば、駆動軸１３に設けた可動側磁石（図示せず）と、ケーシング１１側に設けた固定側磁石（図示せず）との間の磁力によって、電力供給をオフした状態で、駆動軸１３が初期位置に保持されるように構成されている。ここで、図４には、駆動軸１３が初期位置となったときの、ケーシング１１に対するガルバノミラー１０の相対的な姿勢が、実線で記載して例示されており、実施形態１では、このときのガルバノミラー１０の角度を、原点と呼ぶことにする。

また、駆動部１２は駆動コイル１４を含む。駆動コイル１４は、駆動軸１３を回動させるためのコイルであって、例えば、そこに流される電流の大きさ及び向きに対応して、ガルバノミラー１０が所定の角度に回動される。このガルバノミラー１０の回動範囲は、図４に示すように、原点を中心として、両側に所定のメカ限界角度θ０まで回動可能となっている。同図２に示すように、このメカ限界角度θ０においてガルバノミラー１０の回動を規制するための一対のダンパー１６が、ケーシング１１に設けられている。

ポジションセンサ１５は駆動軸１３に連結され、ガルバノミラー１０が、例えば、実際に原点からどれだけ離れた角度に位置しているかを検出する。

駆動部１２を駆動するため駆動回路３０は、複数のアンプを備え、後述のデータ生成部２０から受けた駆動信号Ｓｄを増幅して、駆動コイル１４に与える駆動電流を生成する。また、駆動回路３０は、ポジションセンサ１５の検出結果を、帰還路３１を介してフィードバックしており、ガルバノミラー１０の現在角度とデータ生成部２０から受けた駆動信号との偏差、及び、その偏差の時間微分値に応じて、駆動コイル１４への駆動電流を制御する。また、その駆動コイル１４に流れた電流を、帰還路３２を介してフィードバックして、駆動軸１３の回動動作の安定化を図っている。

帰還路３２にて閉ループ回路とされた主幹路の途中には、スイッチＳＷ１が設けられ、駆動コイル１４への電力の供給／停止が切り替えられる。なお、このスイッチＳＷ１は、制御回路３４からの制御信号によってオン／オフされる。また、主幹路に設けたアンプ３５には、そのアンプ３５を駆動させるための給電部にＳＷ２が設けられ、このスイッチＳＷ２をオンして、アンプ３５が停止されるようにしてある。さらに、駆動回路３０の入力側には、スイッチＳＷ３が設けられている。このスイッチＳＷ３は、オンすると、駆動回路３０の入力端子がＧＮＤに短絡され、これにより、駆動信号Ｓｄの電圧が強制的に０［Ｖ］にされ無効化される。スイッチＳＷ２，ＳＷ３のオン／オフ制御は制御回路３４によって行われる。なお、実施形態１では、ガルバノミラー１０の回動角度θを原点にするときの駆動信号Ｓｄが、例えば、０［Ｖ］になるように設定されている。

また、回動異常検出回路３６は、コンパレータ３６ａを含み、コンパレータ３６ａは、ポジションセンサ１５の検出結果を、例えばその反転入力端子に取り込む。コンパレータ３６ａは、これとガルバノミラー１０の回動角度θの許容範囲に対応して予め設定された各基準電圧Ｖｔｈとを比較することで、ガルバノミラー１０の現在角度の異常を検出する。基準電圧Ｖｔｈは、制御回路３４の制御にしたがって角度範囲変更回路３７によって生成される。

角度範囲変更回路３７は、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２の分圧点に一端が接続される抵抗Ｒ３、及び抵抗Ｒ３の他端に接続されるトランジスタＴｒ１を含む。トランジスタＴｒ１がオフのとき、基準電圧Ｖｔｈは、供給電圧Ｖｃｃの分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２による分圧値であり、トランジスタＴｒ１がオンのとき、基準電圧Ｖｔｈは、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２及び抵抗Ｒ３によって、より低い分圧値として形成される。基準電圧Ｖｔｈはコンパレータ３５の非反転入力端子に供給される。

なお、後述するように、本実施形態１においては、原点（０度）を中心とし、原点から両側において回動角度θと所定の基準回動角度とが比較される。図２には便宜上、原点から＋θ側の回動角度θと所定の基準回動角度とを比較するための回路のみを示したが、＋θ側及び−θ側の両側において回動角度θと所定の基準回動角度とを比較するための回路を示すと、例えば図３のようになる。

データ生成部２０は、例えば、レーザ加工装置１００の照射制御部１から供給された座標データに基づいて、各ガルバノミラー１０の角度データを生成し、その角度データに応じた駆動信号Ｓｄを、電圧信号として駆動回路３０に供給する。

異常報知装置（異常報知手段）２１は、例えば非常ランプからなり、発振異常が回復不能であることを外部に報知する。

（ガルバノ駆動装置の動作）
次に、本実施形態のガルバノ駆動装置２０の動作について図４及び図５を参照して説明する。図４はガルバノミラー１０の正面であり、図５は、ガルバノミラー１０の回動異常に係る回動角度θの変化を示すタイムチャートである。

ここで、動作説明を具体化するために、ガルバノミラー１０が回動するメカ限界角度範囲（図４のθ０参照）を原点から±２０度とし、レーザーマーカの印字に必要なガルバノミラー１０の正常角度範囲（図４のθ１参照）を、原点から±１５度とする。また、データ生成部２０から出力される駆動信号Ｓｄは、ガルバノミラー１０の目標角度をそのまま電圧値にした値（例えば、ガルバノミラー１０を原点から５度離れた目標角度に回動するときには、駆動信号は５［Ｖ］）になるように、設定されているものとする。さらに、正常角度範囲の±１５度に対応させて、回動異常検出回路３６のコンパレータ３６ａの基準値Ｖｔｈを１５［Ｖ］に設定してあるものとする。

なお、回動異常検出回路３６は図示しない絶対値回路を含み、絶対値回路はポジションセンサ１５から供給される回動角度θに対応した電圧を絶対値に変換するものとする。そのため、コンパレータ３６ａは、基準角度と 測定された角度（現在角度）とを比較する、換言すれば、図４に示す原点を中心から両側への回動角度θと所定の基準回動角度とを比較する。

すなわち、本実施形態１において「角度範囲θ」は、回動角度が−θから＋θまでの範囲を意味し、「角度範囲θ外」は、回動角度が−θより小さく（絶対角度としては大きく）、＋θより大きいことを意味する。なお、図４には、便宜的に原点（回動角度０度）から＋側の態様のみが示されるが、回動異常の実際の検出は−側においても行われる。すなわち、回動角度θが−θ１を超えて小さくなった場合も回動異常が検出される。

ガルバノミラー１０を、所定の現在角度から、例えば原点から＋１０度離れた角度に変更する場合には、データ生成部２０から＋１０［Ｖ］の駆動信号Ｓｄが出力される。ここで、この駆動信号＋１０［Ｖ］が、ノイズの影響を受けずに、正常に駆動回路３０に与えられた場合は、以下のようにある。この駆動信号（＋１０［Ｖ］）を受けた駆動回路３０は、各アンプにて駆動信号を増幅させて駆動電流を生成し、これを駆動部１２の駆動コイル１４に与える。これにより、駆動部１２の駆動軸１３が駆動して、ガルバノミラー１０が、原点から＋１０度離れた目標角度に向けて回動する。このとき、ポジションセンサ１５にて検出した現在角度と目標角度である＋１０度との偏差、及び、その偏差の時間微分値が、帰還路３１にてフィードバックされ、ガルバノミラー１０が、迅速に目標角度に到達するように制御される。

さて、図５の時刻ｔ１において、上記した駆動信号の＋１０［Ｖ］が、異常発振等の影響を受けて、駆動回路３０に取り込んだときに、例えば＋１８［Ｖ］の異常値になっていた場合は、以下のようである。即ち、コンパレータ３６ａは、駆動信号の＋１８［Ｖ］を取り込み、その絶対値が、基準値Ｖｔｈ１の１５［Ｖ］を超えたことに基づき、異常を検出し、エラー出力をレーザ加工装置１００の照射制御部１及び制御回路３４に供給する。

すると、エラー出力の受信に応じて、照射制御部１はレーザ光源２からのレーザ光２ａの出射を停止させる。一方、制御回路３４は、図５に示すように、所定期間τ１の間、ガルバノミラー１０の回動異常を抑制するための、抑制信号Ｓｃを生成する。制御回路３４は、抑制信号ＳｃをスイッチＳＷ１あるいはスイッチＳＷ２に供給する。ここで、所定時間τ１は、ガルバノミラー１０の回動異常を抑制する状況に応じて適宜設定されるものとする。

ここで、スイッチＳＷ１に抑制信号Ｓｃが供給されるとスイッチＳＷ１がオフされ、所定期間τ１の間、駆動コイル１４への電流供給が停止され、ガルバノミラー１０の回動が抑制される。また、スイッチＳＷ２に抑制信号Ｓｃが供給されるとスイッチＳＷ２がオンされ、所定期間τ１の間、アンプ３５の動作が停止され、同様にガルバノミラー１０の回動が抑制される。また、制御回路３４は、エラー出力の受信に応じてスイッチＳＷ３をオフし、駆動回路３０への駆動信号Ｓｄを無効にする。

さらに、制御回路３４は、正常角度範囲θ１を該正常角度範囲θ１よりも小さい角度範囲の補助角度範囲θ２に変更するために、角度範囲変更回路３７のトランジスタＴｒ１をオンする。このとき、角度範囲変更回路３７は抵抗Ｒ１〜Ｒ３によって、基準値Ｖｔｈ１より小さい基準値Ｖｔｈ２を生成し、基準値Ｖｔｈ２をコンパレータ３６ａに供給する。その結果、図５の時刻ｔ１において、正常角度範囲θ１が補助角度範囲θ２に変更される。

続いて、その変更以降、回動角度θが一度、補助角度範囲θ２に入り、再び補助角度範囲θ２を超えてその範囲外に出る毎に、制御回路３４は抑制信号Ｓｃを生成し、タイマ回路３３は基準時間τ３のカウントを開始する（図５の時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４を参照）。

より詳細には、図５に時刻ｔ３において、ガルバノミラー１０の回動角度θが補助角度範囲θ２を超えると、制御回路３４は、抑制信号ＳｃをスイッチＳＷ１あるいはスイッチＳＷ２に供給して、ガルバノミラー１０の回動異常を所定時間τ１、抑制する。このとき、角度θ２が角度θ１に比べて小さく設定されるため、図５の時刻ｔ３における異常発振の影響によるガルバノミラー１０の回動力は、従来の、図８の時刻ｔ２において、回動角度θが正常角度範囲θ１を２度目に超えるときのそれと比べて小さい。

すなわち、本実施形態１においては、正常角度範囲θ１を補助角度範囲θ２に変更することによって、正常角度範囲θ１外の検出時（図５の時刻ｔ１）から次の回動異常検出までの時間が、従来に比べて短縮される。そのため、従来と比べて、異常発振の影響によるガルバノミラー１０の回動の勢いが弱いときに抑制信号Ｓｃによって、ガルバノミラー１０の回動異常を抑制することができる。その結果、図５に示されるように、従来と異なり、時刻ｔ３以降において異常発振の影響によるガルバノミラー１０の回動の勢いを抑えることができる。

また、図５の時刻ｔ３において、制御回路３４は、タイマ回路３３に時刻ｔ３から所定の基準時間τ３のカウントを開始させる。そして、この基準時間τ３内の時刻ｔ４においてガルバノミラー１０の回動角度θが補助角度範囲θ２を再び超えると、制御回路３４は、同様に抑制信号Ｓｃを生成し、抑制信号ＳｃをスイッチＳＷ１あるいはスイッチＳＷ２に供給する。そして、図５の時刻ｔ４において、制御回路３４は、タイマ回路３３のカウントをリセットし、時刻ｔ４から新たに基準時間τ３のカウントを開始させる。

そして、基準時間τ３内にガルバノミラー１０の回動角度θが補助角度範囲θ２を超えなかった場合は、基準時間τ３のカウントが終了する図５の時刻５において、制御回路３４は、角度範囲変更回路３７のトランジスタＴｒ１をオフする。このとき、角度範囲変更回路３７は抵抗Ｒ１及びＲ２によって基準値Ｖｔｈ１を生成し、基準値Ｖｔｈ１をコンパレータ３６ａに供給する。その結果、図５の時刻ｔ５において、補助角度範囲θ２が正常角度範囲θ１に戻される。そして、制御回路３４はスイッチＳＷ３をオンして駆動信号Ｓｄを、データ生成部２２から駆動回路３０に供給させて、通常のガルバノミラー１０の回動動作を再開させる。

なお、回動角度θの補助角度範囲θ２外の検出が基準時間τ３より長い所定の判定時間以上に渡って続いた場合には、異常発振等による回動異常が回復不可能であることを外部に報知するために、制御回路３４は警告灯２１を点灯させる。ここで、例えば、回動角度θの補助角度範囲θ２外の検出が、基準時間τ３の５倍の判定時間内に断続的に起こり、補助角度範囲θ２が正常角度範囲θ１に戻されることがなかった場合に、回動異常が回復不可能として、警告灯２１が点される。警告灯２１の点灯によって、作業者は、ガルバノミラー１０の回動異常に対する対応処置を迅速に行うことができる。

上記したように、実施形態１のガルバノ駆動装置２０によれば、角度範囲変更回路３７は、ガルバノミラー１０の回動角度θが正常角度範囲θ１を超えたことが回動異常検出回路３６によって検出された場合、正常角度範囲θ１をそれよりも小さい角度範囲の補助角度範囲θ２に変更する。続いて、回動異常検出３６は、回動角度θが補助角度範囲θ２外か否かを検出する。制御回路３４は、回動角度θの補助角度範囲θ２外が検出された場合、ガルバノミラー１０の回動異常を所定時間τ１、抑制するための抑制信号Ｓｃを生成する。その抑制信号Ｓｃによって、駆動回路３０の動作を制御することによってガルバノミラー１０の回動異常が所定時間τ１、抑制される。

そのため、回動角度θが補助角度範囲θ２を超えた以降の、異常発振等の影響によるガルバノミラー１０の回動の勢いを従来に比べて低減することができる。その結果、異常発振等の影響によってガルバノミラー１０がダンパー１６に当接するまで回動することが抑制され、ガルバノミラー１０の損傷等が防止される。

また、角度範囲変更回路３７は、回動角度θの補助角度範囲θ２外の検出から所定の基準期間τ３の間に、回動角度θの補助角度範囲θ２外の検出が再度検出されなかった場合、補助角度範囲θ２を正常角度範囲θ１に戻す。そのため、異常発振等の原因がなくなった場合、通常の動作への移行をスムーズに行うことができる。

＜実施形態２＞
次に、図６を参照して本発明によるガルバノ駆動装置の実施形態２を説明する。図６は、実施形態２における、ガルバノミラー１０の回動異常に係る回動角度θの変化を示すタイムチャートである。なお、図６においても、図５と同様に、便宜的に原点から＋側の態様のみが示されるが、回動異常の実際の検出は−側においても行われる。

実施形態２のガルバノ駆動装置は、実施形態１のガルバノ駆動装置とは、回動角度θが正常角度範囲θ１を超えてその範囲外に出たことが検出された場合の、正常角度範囲θ１を補助角度範囲θ２に変更するタイミングが異なり、その他の点は実施形態１と同様である。従って、実施形態１と重複する説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。

さて、図６の時刻ｔ１において、回動角度θが正常角度範囲θ１を超えてその範囲外に出たことが検出された場合、制御回路３４は、タイマ回路３３に図６の時刻ｔ１から所定時間τ２のカウントを開始させる。

次いで、制御回路３４は、タイマ回路３３が所定時間τ２のカウントを終了する図６の時刻ｔ２において、正常角度範囲θ１を該正常角度範囲θ１よりも小さい角度範囲の補助角度範囲θ２に変更する。そして、その変更以降、ガルバノミラー１０の回動角度θが補助角度範囲θ２を超えると、制御回路３４は抑制信号Ｓｃを生成し、タイマ回路３３は基準時間τ３のカウントを開始する（図６の時刻ｔ３、ｔ４を参照）このように構成することによっても、実施形態１とほぼ同様の効果が得られる。

＜実施形態３＞
次に、図７を参照して本発明によるガルバノ駆動装置の実施形態３を説明する。図７は、実施形態３における、ガルバノミラー１０の回動異常に係る回動角度θの変化を示すタイムチャートである。なお、図７においても、図５及び図６と同様に、便宜的に原点から＋側の態様のみが示されるが、回動異常の実際の検出は−側においても行われる。

実施形態３のガルバノ駆動装置は、実施形態２のガルバノ駆動装置とは、補助角度範囲として、その範囲が異なる複数の補助角度範囲が設定され、回動角度θの補助角度範囲外の検出毎に、補助角度範囲が狭められることのみが異なり、その他の点は実施形態２と同様である。従って、実施形態２と重複する説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。

すなわち、実施形態３では、図７に示されるように、回動角度θの正常角度範囲θ１外が検出される図７の時刻ｔ１において、正常角度範囲θ１が第１の補助角度範囲θ２に変更される。次いで、同時刻ｔ１から基準期間τ３内である図７の時刻ｔ２において、回動角度θの第１の補助角度範囲θ２外が検出されると、第１の補助角度範囲θ２が、より範囲の狭い第２の補助角度範囲θ３に変更される。次いで、同時刻ｔ２から基準期間τ３内である図７の時刻ｔ３において、回動角度θの第２の補助角度範囲θ３外が検出されると、第２の補助角度範囲θ３が、より範囲の狭い第３の補助角度範囲θ４に変更される。同様に、同時刻ｔ３から基準期間τ３内である図７の時刻ｔ４において、回動角度θの第３の補助角度範囲θ４外が検出されると、第３の補助角度範囲θ４が、より範囲の狭い第４の補助角度範囲θ５に変更される。そして、同時刻ｔ４から基準期間τ３内に回動角度θの第４の補助角度範囲θ５外が検出されない場合、図７の時刻ｔ５において、第４の補助角度範囲θ５が正常角度範囲θ１に戻される。

このように、回動角度θの補助角度範囲外の検出毎に、補助角度範囲を狭めていくことによって、異常発振等に起因するガルバノミラー１０の回動異常に対して、図７に示されるように、制御回路３４によるガルバノミラー１０の回動異常の抑制を連続して行うことができる。そのため、ガルバノミラー１０の回動異常に対する抑止効果が強められ、ガルバノミラー１０のダンパー１６への当接をより好適に防止することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記各実施形態では、回動角度θの補助角度範囲θ２外の検出が基準時間τ３より長い所定の判定時間以上に渡って続いた場合に、異常発振等による回動異常が回復不可能であることを外部に報知する警告灯２１を点灯させる例を示したが、これに限定されない。例えば、回動角度θの補助角度範囲θ２外の検出が所定回数以上続いた場合に警告灯２１を点灯させるようにしてもよい。この場合、検出が所定回数以上続く期間は、特に限定されず、例えば基準時間τ３内であってもよいし、最初の検出から補助角度範囲θ２が正常角度範囲θ１に戻される以前までの期間であってもよい。

（２）上記各実施形態では、警告灯２１を点灯する判定時間を基準時間τ３の５倍とする例を示したが、これに限定されない。判定時間は基準時間τ３より長い時間であれば、任意である。

（３）上記各実施形態においては、制御回路３４は抑制信号ＳｃをスイッチＳＷ１及びＳＷ２に供給して、異常発振等によるガルバノミラー１０の回動異常を抑制する例を示したがこれに限定されない。例えば、抑制信号ＳｃはスイッチＳＷ１及びＳＷ２の何れか一方にのみ供給されるようにしてもよい。

（４）上記各実施形態では、スイッチＳＷ３をデータ生成部２２と駆動回路３０の入力との間に並列に設けて、回動角度θの正常角度範囲θ１外が検出された場合、スイッチＳＷ３をオンして駆動信号Ｓｄをグランドに流して無効化する例を示したが、これに限定されない。例えば、スイッチＳＷ３をデータ生成部２２と駆動回路３０の入力との間に直列に設け、通常オンにし、回動角度θの正常角度範囲θ１外が検出された場合にオフして、駆動信号Ｓｄの駆動回路３０への供給を阻止するようにしてもよい。あるいは、回動角度θの正常角度範囲θ１外が検出された場合、レーザ加工装置１００の照射制御部１からデータ生成部２２への座標データの供給を停止するようにしてもよい。要は、回動角度θの正常角度範囲θ１外が検出された場合、駆動回路３０に駆動信号Ｓｄが供給されないようにすればよい。

（５）上記各実施形態では、回動異常を抑制する所定時間τ１を一定の期間とする例を示したが、これに限定されない。例えば、抑制の所定時間τ１は、回動異常の検出回数等に応じて変更するようにしてもよい。

（６）上記各実施形態では、異常報知手段として警告灯２１を用いた例を示したがこれに限定されない。例えば、異常報知手段として異常を音で知らせるブザー等を用いてもよいし、警告灯２及びブザーの両方を用いてもよい。

（７）上記各実施形態では、角度検出手段としてのポジションセンサ１５は、駆動部１２の駆動軸１３に連結されていたがこれに限定されない。例えば、駆動部の回動軸に対して非接触に設けた光学式のポジションセンサで、角度検出手段を構成してもよい。

（８）上記各実施形態では、トランジスタＴｒ１と抵抗Ｒ３、またはＴｒ１’と抵抗Ｒ３’とによって、しきい電圧Ｖｔｈを変更する例を示したが、これに限定されない。例えば、デジタルポテンショメータを用いて、しきい電圧Ｖｔｈを変更するようにしてもよい。この場合、しきい電圧Ｖｔｈを２種類以上に変更することができる。

（９）実施形態２では、正常角度範囲θ１を補助角度範囲θ２に変更するために、回動角度θの正常角度範囲θ１外が検出される図６の時刻ｔ１から所定時間τ２をカウントする例を示したが、カウントを開始する時刻及びカウント時間は必ずしもこれに限定されない。例えば、図６の時刻ｔ１の所定時間の後から正常角度範囲θ１を補助角度範囲θ２に変更ための所定時間をカウントするようにしてもよい。

（１０）実施形態３では、第２の補助角度範囲θ３から第４の補助角度範囲θ５まで３段階で補助角度範囲θ２を狭める例を示したが、補助角度範囲の設定数は任意である。例えば、第３の補助角度範囲まで２段階で補助角度範囲θ２を狭めるようにしてもよいし、あるいは第５の補助角度範囲まで４段階で補助角度範囲θ２を狭めるようにしてもよい。

（１１）実施形態３では、実施形態２のガルバノ駆動装置において、補助角度範囲として、その範囲が異なる複数の補助角度範囲を設定し、回動角度θの補助角度範囲外の検出毎に、補助角度範囲を狭める例を示したが、これに限定されない。実施形態３の補助角度範囲を徐々に狭める態様は、回動角度範囲の変更を回動異常の検出から所定時間τ２が経過した後に行う実施形態２のガルバノ駆動装置においても適用できる。

本発明の実施形態１に係るレーザ加工装置の概略的な構成図 図１のレーザ加工装置に搭載されるガルバノ駆動装置の概略的な回路図 図２中の分圧回路及び回動異常検出回路の詳細図 ガルバノミラーの正面図 実施形態１における、ガルバノミラーの回動異常に係る回動角度の変化を示すタイムチャート異常回動に係る回動角度の変化を示すタイムチャート 実施形態２における、ガルバノミラーの回動異常に係る回動角度の変化を示すタイムチャート 実施形態３における、ガルバノミラーの回動異常に係る回動角度の変化を示すタイムチャート 従来のガルバノミラーの回動異常に係る回動角度の変化を示すタイムチャート

符号の説明

２…レーザ光源
１０、１０Ｘ、１０Ｙ…ガルバノミラー
１４…駆動コイル
１５…ポジションセンサ（角度検出手段）
２０、２０Ｘ、２０Ｙ…ガルバノ駆動装置
２１…警告灯（異常報知手段）
３４…制御回路
３６…回動異常検出回路
３６ａ…コンパレータ（回動異常検出手段）
３７…分圧回路（角度範囲変更手段）
１００…レーザ加工装置
Ｓｃ…抑制信号
Ｓｄ…駆動信号

Claims (7)

1. ガルバノミラーと、
   順次駆動信号を受けて、それらの駆動信号に応じた角度に前記ガルバノミラーを回動させる駆動手段と、
   前記ガルバノミラーの実際の回動角度を検出する角度検出手段と、
   前記角度検出手段によって検出された前記回動角度が、前記ガルバノミラーの回動可能角度範囲内に設定される正常角度範囲外か否かを検出する回動異常検出手段と、
   前記回動角度の前記正常角度範囲外が検出された場合、前記ガルバノミラーの回動異常を所定時間、抑制するための抑制信号を生成する制御手段とを備えたガルバノ駆動装置において、
   前記回動異常検出手段によって前記回動角度の前記正常角度範囲外が検出された場合、その検出に応じて、前記制御手段の制御にしたがって前記正常角度範囲を該正常角度範囲よりも小さい角度範囲の補助角度範囲に変更する角度範囲変更手段を備え、
   前記回動異常検出手段は、前記回動角度が前記補助角度範囲外か否かを検出し、
   前記制御手段は、前記回動角度の前記補助角度範囲外が検出された場合、前記抑制信号を生成し、
   前記角度範囲変更手段は、前記回動角度の前記補助角度範囲外の検出から所定の基準期間の間に、前記回動異常検出手段によって前記回動角度の前記補助角度範囲外の検出が再度検出されなかった場合、前記補助角度範囲を前記正常角度範囲に戻すことを特徴とするガルバノ駆動装置。
2. 請求項１に記載のガルバノ駆動装置において、
   前記補助角度範囲は、前記正常角度範囲よりも小さい角度範囲において複数の補助角度範囲を含み、
   前記角度範囲変更手段は、前記正常角度範囲を前記補助角度範囲に設定変更する場合、前記正常角度範囲を前記複数の補助角度範囲のうち最も大きな補助角度範囲に変更し、
   前記角度範囲変更手段は、さらに、前記基準期間の間に前記回動異常検出手段によって前記回動角度の前記補助角度範囲外が検出される毎に、その検出に応じて、前記複数の補助角度範囲を徐々に小さいものに変更することを特徴とする。
3. 請求項１または請求項２に記載のガルバノ駆動装置において、
   前記角度範囲変更手段は、前記回動異常検出手段によって前記回動角度の設定角度範囲外が検出された場合、その検出から所定時間の経過後に、前記回動角度の範囲をより小さい角度範囲に変更することを特徴とする。
4. 請求項１または請求項２に記載のガルバノ駆動装置において、
   前記角度範囲変更手段は、前記回動異常検出手段によって前記回動角度の設定角度範囲外が検出された場合、その検出直後に、前記回動角度の範囲をより小さい角度範囲に変更し、
   前記回動異常検出手段は、前記回動角度が前記変更されたより小さい角度範囲内に一度入った後において、前記回動角度が前記変更されたより小さい角度範囲外か否かを検出することを特徴とする。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のガルバノ駆動装置において、
   前記回動異常検出手段による前記回動角度の前記補助角度範囲外の検出が前記所定の基準時間より長い所定の時間において検出された場合には、前記ガルバノミラーの回動異常が回復不能である旨を外部に報知する異常報知手段をさらに備えることを特徴とする。
6. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のガルバノ駆動装置において、
   前記回動異常検出手段による前記回動角度の前記補助角度範囲外の検出が所定回数以上の場合には、前記ガルバノミラーの回動異常が回復不能である旨を外部に報知する異常報知手段さらにを備えることを特徴とする。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のガルバノ駆動装置を搭載したレーザ加工装置であって、
   レーザ光を出射するレーザ光源を備え、
   前記回動異常検出手段によって異常が検出された際には、前記レーザ光源による前記レーザ光の出射を停止させることを特徴とするレーザ加工装置。

Images