JP2009258559A - Scanner apparatus - Google Patents
Scanner apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009258559A JP2009258559A JP2008110309A JP2008110309A JP2009258559A JP 2009258559 A JP2009258559 A JP 2009258559A JP 2008110309 A JP2008110309 A JP 2008110309A JP 2008110309 A JP2008110309 A JP 2008110309A JP 2009258559 A JP2009258559 A JP 2009258559A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- angle
- detectors
- scanner
- detector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
本発明は、回転軸に支持されたミラーを位置決めして光を所望の位置に反射させるスキャナ装置に関する。 The present invention relates to a scanner device that positions a mirror supported on a rotating shaft and reflects light to a desired position.
近年、電子機器の小型化・高機能化により、プリント基板の高密度化が進んでいる。これに伴いレーザ加工機には加工精度に対する要求が急速に高まっている。なかでもスキャナ装置は、加工精度に大きく影響を与える装置である。 In recent years, the density of printed circuit boards has been increasing due to the downsizing and high functionality of electronic devices. Along with this, demands for processing accuracy are rapidly increasing in laser processing machines. Among them, the scanner device is a device that greatly affects the processing accuracy.
図5は、プリント基板穴明け用レーザ加工機におけるスキャナ装置の構成を示すブロック図、図6はスキャナの断面図である。また、図7は図6におけるA矢視図であり、ケースは断面して示している。 FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a scanner device in a printed circuit board drilling laser processing machine, and FIG. 6 is a sectional view of the scanner. FIG. 7 is a view taken in the direction of arrow A in FIG. 6, and the case is shown in cross section.
スキャナ装置はスキャナ100とスキャナ制御装置200とから構成されている。上位制御装置1は、NCプログラムを解釈して、レーザビーム2を位置決めすべき対象物上の位置に応じて、スキャナ制御装置200に目標位置決め角度3を指令する。
The scanner device includes a
スキャナ制御装置200は、指令された目標位置決め角度3に基づいて目標軌道を計算し、刻々のレーザビームの目標位置をリアルタイムで計算する。そして、レーザビームの目標位置とスキャナ100に取り付けられた角度検出器4とから出力されるミラー5の現在位置(偏向角)6との差に基づいてモータに駆動電流7を供給する。上記の処理を一定のサンプル周期毎に繰り返すことにより、ミラー5を目標位置に接近させる。そして、位置決めが完了すると、スキャナ制御装置200は位置決め完了信号8を上位制御装置1に送る。上位制御装置1は位置決め完了信号8を受信すると、図示を省略するレーザ発振器に指令を送り、パルス状のレーザビーム2を出力させる。出力されたレーザビーム2はFθレンズ9を介して対象物の加工位置に照射され、プリント基板の導体層間を接続するための穴をあける(特許文献1)。
The
図6に示すように、スキャナ100の可動コイル15は、方形に形成され、一方の相対する2辺が回転軸16の回転の軸線と平行になるようにして、他方の相対する2辺の中央部が回転軸16に保持されている。可動コイル15は、回転軸16の軸線と平行に配置された一対の永久磁石17によって形成される磁力線の方向が回転軸16の軸線に直交する方向の磁界中に配置されている。軸受18と軸受19は、可動コイル15の両側で、回転軸16を回転自在に支持している。可動コイル15と永久磁石17とで電磁アクチュエータ(以下、「モータ」という。)を構成している。ミラーマウンタ20は、直方体部と円筒部とから構成されている。そして、円筒部の中心部に形成された穴が回転軸16に嵌合し、図示を省略するねじにより回転軸16に固定されている。ミラー5は、ミラーマウンタ20の直方体部の側面に形成された溝に嵌合し、ミラーマウンタ20に接着されている。円筒形のハブ21は中心部に形成された穴が回転軸16に嵌合し、図示を省略するねじにより回転軸16に固定されている。センサヘッド23と組み合わされることによりロータリ型のレーザエンコーダ(すなわち、角度検出器4)を構成するガラス円盤22は、ハブ21の側面に接着されている。センサヘッド23は、ガラス円盤22表面の回折格子と対向するようにして、ケース24に固定されている。
As shown in FIG. 6, the
図7に示すように、ガラス円盤22表面の回折格子22kは円周方向に一様に配置されており、センサヘッド23は回転軸16の一方の側(図示の場合は左側)に配置されている。そして、回転軸16を揺動させてミラー5の向きを変えることにより、ミラー5に入射するレーザビーム2の出射方向を変える(特許文献2)。
As shown in FIG. 7, the diffraction grating 22k on the surface of the
ミラー2が軸方向に傾くことを予防するため、ミラー2の軸方向の両側を支持するものもある。(特許文献3)
ミラーの位置決めの高精度化を阻害する要因の一つにミラーの軸方向の傾き(倒れ。以下、単に「ミラーの倒れ」という。)がある。ミラーの倒れは回転軸に発生する曲げ振動に伴って発生する。しかし、上記特許文献1〜3のいずれも、ミラーの倒れを検出する技術については開示されていない。
One factor that hinders the high accuracy of mirror positioning is the mirror tilt in the axial direction (falling, hereinafter simply referred to as “mirror tilting”). The mirror tilts with the bending vibration generated on the rotating shaft. However, none of the above-mentioned
なお、特許文献3の技術を採用した場合であっても、軸受けの磨耗等による経年変化により、回転軸に発生する曲げ振動に伴ってミラーの倒れが発生する。
Even when the technique of
本発明の目的は、ミラーの倒れを検出することにより、反射させる光の光路の位置決め精度を向上させると共にミラーの回転角度を高精度に検出することにある。 An object of the present invention is to improve the positioning accuracy of the optical path of light to be reflected and detect the rotation angle of the mirror with high accuracy by detecting the tilt of the mirror.
図1はミラーの倒れを模式的に説明する図であり、図6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重複する説明を省略する。同図において、(a)は倒れが発生していない状態を、(b)は倒れが発生している場合を、(c)はミラーの倒れとガラス円盤22の倒れとの関係を示している。
FIG. 1 is a diagram for schematically explaining mirror tilting, and the same or the same function as in FIG. In the same figure, (a) shows a state where no fall occurs, (b) shows a case where the fall occurs, and (c) shows a relationship between the fall of the mirror and the fall of the
同図(a)に示すように、例えば、スキャナが停止状態にある場合、回転軸の軸線Oは直線であり、ミラー5の反射面5aは軸線Oと平行である。しかし、回転数が増加した場合、同図(b)に示すように、回転軸16は曲線状に変形し、この変形に伴ってミラー5には角度αの倒れが発生する。本発明者は、ミラー5に倒れが発生する場合、ガラス円盤22にも倒れが発生することを見いだした。そして、ミラー5の倒れ角度αとガラス円盤22の倒れ角度βとの関係を調べた結果、同図(c)に示すように、倒れ角度αが倒れ角度βに比例することを見いだした。
As shown in FIG. 5A, for example, when the scanner is in a stopped state, the axis O of the rotation axis is a straight line, and the reflecting surface 5a of the
以上の知見に基づき、上記課題を解決するため、本発明の第1の手段は、光を反射するミラーと、回転軸に支持された前記ミラーを回動させるモータと、前記ミラーの回転角度を検出する角度検出器と、目標値と前記角度検出器の出力信号とを比較して前記モータを駆動する制御手段とを備え、前記ミラーの位置を前記目標値に位置決めするスキャナ装置において、前記角度検出器を2個設け、前記2個の前記角度検出器の検出方向をミラーの反射面に垂直の方向かつ前記回転軸の軸線に対して対称に配置し、前記2個の角度検出器の出力の差から前記ミラーの倒れを検出することを特徴とする。 Based on the above knowledge, in order to solve the above problems, the first means of the present invention includes a mirror that reflects light, a motor that rotates the mirror supported by a rotation shaft, and a rotation angle of the mirror. In a scanner device comprising: an angle detector to detect; and a control means for driving the motor by comparing a target value with an output signal of the angle detector, wherein the angle of the mirror is set to the target value. Two detectors are provided, the detection directions of the two angle detectors are arranged in a direction perpendicular to the reflecting surface of the mirror and symmetrical with respect to the axis of the rotation axis, and the outputs of the two angle detectors The tilt of the mirror is detected from the difference between the two.
また、本発明の第2の手段は、光を反射するミラーと、回転軸に支持された前記ミラーを回動させるモータと、前記ミラーの回転角度を検出する角度検出器と、目標値と前記角度検出器の出力信号とを比較して前記モータを駆動する制御手段とを備え、前記ミラーの位置を前記目標値に位置決めするスキャナ装置において、前記角度検出器を2個設け、前記2個の前記角度検出器の検出方向をミラーの反射面に垂直の方向かつ前記回転軸の軸線に対して対称に配置し、前記2個の角度検出器の出力の和から前記ミラーの回転角度を検出することを特徴とする。 The second means of the present invention includes a mirror that reflects light, a motor that rotates the mirror supported by a rotation shaft, an angle detector that detects a rotation angle of the mirror, a target value, and the Control means for driving the motor by comparing the output signal of the angle detector, and in a scanner device for positioning the mirror position at the target value, two angle detectors are provided, and the two The detection direction of the angle detector is arranged in a direction perpendicular to the reflection surface of the mirror and symmetrical with respect to the axis of the rotation axis, and the rotation angle of the mirror is detected from the sum of the outputs of the two angle detectors. It is characterized by that.
ミラーの倒れを検出できるので、例えば、本発明に係るスキャナ装置をプリント基板穴明け用レーザ加工機に適用した場合、加工精度を向上させることができる。 Since the mirror tilt can be detected, for example, when the scanner device according to the present invention is applied to a printed circuit board drilling laser processing machine, the processing accuracy can be improved.
図2は、本発明に係るスキャナ制御装置のブロック線図であり、図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重複する説明を省略する。なお、このスキャナ制御装置200は図示を省略するマイクロプロセッサを用いたディジタル制御ファームウェアで実現されており、サーボ補償器50、倒れ検出器51および加算器52に関する処理は、前記マイクロプロセッサが実行するプログラムの一部に記述されている。そして、一定サンプル周期毎の離散的な時刻(以下、「離散的時刻」と呼ぶ。)において処理演算が実行される。また、角度検出器4は離散的時刻ごとに角度検出データを出力する。離散的時刻が開始されると、加算器52は上位制御1から指令された位置指令データである目標位置決め角度3から角度検出器4で検出された角度検出データ6を減算し、その結果を追従誤差53としてサーボ補償器50に出力する。サーボ補償器50は演算結果をDA変換器54に出力し、DA変換器54はサーボ補償器50の出力をアナログ値に変換する。このアナログ値は電流指令値であり、電流制御回路55はこの電流指令値に追従するように駆動電流7をモータのコイル15に供給する。また、倒れ検出器51にも角度検出器4の出力が入力される(倒れ検出器51の動作については後述する)。そして、上記の処理を一定サンプル周期毎に繰り返すことにより、ミラー5を目標位置に位置決めする。
FIG. 2 is a block diagram of the scanner control apparatus according to the present invention. Components having the same or the same functions as those in FIG. The
次に、倒れ検出器51について説明する。
Next, the
図3は、本発明におけるスキャナ100をセンサヘッド23が配置されている側から見た図である。
FIG. 3 is a view of the
センサヘッド23は回転軸16に対して左右に各1個配置されている。以下、左側に配置されているセンサヘッド23をセンサヘッド23L、右側に配置されているセンサヘッド23をセンサヘッド23Rと呼ぶ。センサヘッド23L、23Rは検出方向が回転範囲の中心位置(ミラー5の揺動角度を±θ度とするとき、0度の位置である。以下、「基準位置」という。)においたミラー5の反射面に垂直の方向かつ回転軸16の軸線Oに対して点対称に配置されている。なお、角度θは10〜15度程度である。センサヘッド23L、23Rの検出角度は時計回り方向がプラス、反時計回り方向がマイナスである。
One
次に、本発明の動作を説明する。 Next, the operation of the present invention will be described.
図4は本発明の動作を説明する図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the present invention.
いま、ミラー5が角度をf(t)回転した時に、曲げ振動によりガラス円盤22が回転軸16と共に図4の上方に距離hだけ移動した(倒れた)とする。この場合、センサヘッド23L、23Rは固定されているので、ガラス円盤22に対して相対的に下がる。すなわち、ガラス円盤22上の回折格子23kはセンサヘッド23L、23Rよりも距離hだけ下方のセンサヘッド23Lm、23Rmにより回転角度を検出される。距離hに相当する回転角度がg(t)であるとすると、図示の場合、センサヘッド23Lの出力値Xa(t)およびセンサヘッド23Rの出力値Xb(t)はそれぞれ式1,2で表される。
Now, it is assumed that when the
Xa(t)=f(t)+g(t) ・・・(式1)
Xb(t)=f(t)−g(t) ・・・(式2)
倒れ振動検出器51は、一定のサンプル周期毎に出力値Xa(t)と出力値Xb(t)との差Y(t)(ただし、Y(t)=2g(t))を求める。この動作(倒れ2g(t)を採取する動作)をある期間(ここでは、ある位置から次の位置に移動するまでの期間である。)繰り返す。そして、採取した期間内における最大値と最小値との差を求め、求めた差を倒れの振幅値とし、振幅値がしきい値を超えている場合は、信号を出力する。したがって、本発明に係るスキャナ装置をレーザ加工機に適用する場合は、倒れ振動検出器51から信号が出力された場合は、加工を中止するように構成することができる。
Xa (t) = f (t) + g (t) (Formula 1)
Xb (t) = f (t) -g (t) (Formula 2)
The falling
また、出力値Xa(t)と出力値Xb(t)との和W(t)(ただし、W(t)=2f(t))を求めることにより、ミラー5の倒れをキャンセルすることができるので、ミラー5の回転角度を正確に知ることができる。
Further, the tilt of the
この実施形態の場合、ガラス円盤22を共用できるので、センサヘッド23だけを2個設ければよく、構成を簡単にできる。
In this embodiment, since the
なお、倒れ2g(t)の値はミラー5の回転位置により誤差が発生するが、ミラー5が回転する範囲は、図示の状態から±15度程度であるので、無視することができる。
Note that an error occurs in the value of the tilt 2g (t) depending on the rotation position of the
4 角度検出器
22 ガラス円盤
23 センサヘッド
5 ミラー
16 回転軸
O 回転軸の軸線
4
Claims (3)
前記角度検出器を2個設け、
前記2個の前記角度検出器の検出方向をミラーの反射面に垂直の方向かつ前記回転軸の軸線に対して対称に配置し、
前記2個の角度検出器の出力の差から前記ミラーの倒れを検出する
ことを特徴とするスキャナ装置。 A mirror on which a processing laser beam is incident, a motor that rotates a rotating shaft that supports the mirror, an angle detector that detects a rotation angle of the mirror, an output of the mirror target positioning angle and the angle detector A scanner that compares the angle indicated by the signal with the control means for driving the motor, and positions the mirror at the target positioning angle.
Two angle detectors are provided,
The detection directions of the two angle detectors are arranged in a direction perpendicular to the reflecting surface of the mirror and symmetrical with respect to the axis of the rotation axis,
A scanner device that detects a tilt of the mirror from a difference between outputs of the two angle detectors.
前記角度検出器を2個設け、
前記2個の前記角度検出器の検出方向をミラーの反射面に垂直の方向かつ前記回転軸の軸線に対して対称に配置し、
前記2個の角度検出器の出力の和から前記ミラーの回転角度を検出する
ことを特徴とするスキャナ装置。 A mirror on which a processing laser beam is incident, a motor that rotates a rotating shaft that supports the mirror, an angle detector that detects a rotation angle of the mirror, an output of the mirror target positioning angle and the angle detector A scanner that compares the angle indicated by the signal with the control means for driving the motor, and positions the mirror at the target positioning angle.
Two angle detectors are provided,
The detection directions of the two angle detectors are arranged in a direction perpendicular to the reflecting surface of the mirror and symmetrical with respect to the axis of the rotation axis,
A scanner device that detects a rotation angle of the mirror from a sum of outputs of the two angle detectors.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008110309A JP2009258559A (en) | 2008-04-21 | 2008-04-21 | Scanner apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008110309A JP2009258559A (en) | 2008-04-21 | 2008-04-21 | Scanner apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009258559A true JP2009258559A (en) | 2009-11-05 |
Family
ID=41386052
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008110309A Pending JP2009258559A (en) | 2008-04-21 | 2008-04-21 | Scanner apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009258559A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009282326A (en) * | 2008-05-22 | 2009-12-03 | Canon Inc | Galvano-device and laser beam machining apparatus |
JP2011253125A (en) * | 2010-06-03 | 2011-12-15 | Canon Inc | Galvano-device and laser processing device |
WO2013011731A1 (en) * | 2011-07-15 | 2013-01-24 | 三菱電機株式会社 | Device for detecting amount of surface inclination, processing position control device, and laser processing apparatus |
JP2014029558A (en) * | 2013-10-16 | 2014-02-13 | Canon Inc | Galvano device, and laser processing device |
JP2020013073A (en) * | 2018-07-20 | 2020-01-23 | スタンレー電気株式会社 | Light irradiation device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6262204A (en) * | 1985-09-13 | 1987-03-18 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Detection or measuring apparatus for tilting of scanning mirror surface for light-beam deflection |
JPS63285512A (en) * | 1987-05-18 | 1988-11-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | Detector for surface tilt of optical deflector |
JP2002137074A (en) * | 2000-10-31 | 2002-05-14 | Hitachi Via Mechanics Ltd | Laser beam machining method and laser beam machine |
JP2007024636A (en) * | 2005-07-14 | 2007-02-01 | Sony Corp | Detecting device and method, scanning device and method, and program |
-
2008
- 2008-04-21 JP JP2008110309A patent/JP2009258559A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6262204A (en) * | 1985-09-13 | 1987-03-18 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Detection or measuring apparatus for tilting of scanning mirror surface for light-beam deflection |
JPS63285512A (en) * | 1987-05-18 | 1988-11-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | Detector for surface tilt of optical deflector |
JP2002137074A (en) * | 2000-10-31 | 2002-05-14 | Hitachi Via Mechanics Ltd | Laser beam machining method and laser beam machine |
JP2007024636A (en) * | 2005-07-14 | 2007-02-01 | Sony Corp | Detecting device and method, scanning device and method, and program |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009282326A (en) * | 2008-05-22 | 2009-12-03 | Canon Inc | Galvano-device and laser beam machining apparatus |
US9006607B2 (en) | 2008-05-22 | 2015-04-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Light beam scanning apparatus, laser machining apparatus, test method and laser machining method |
JP2011253125A (en) * | 2010-06-03 | 2011-12-15 | Canon Inc | Galvano-device and laser processing device |
WO2013011731A1 (en) * | 2011-07-15 | 2013-01-24 | 三菱電機株式会社 | Device for detecting amount of surface inclination, processing position control device, and laser processing apparatus |
JP2014029558A (en) * | 2013-10-16 | 2014-02-13 | Canon Inc | Galvano device, and laser processing device |
JP2020013073A (en) * | 2018-07-20 | 2020-01-23 | スタンレー電気株式会社 | Light irradiation device |
JP7195078B2 (en) | 2018-07-20 | 2022-12-23 | スタンレー電気株式会社 | Light irradiation device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6603927B2 (en) | Focused image tremble correcting device | |
US8072663B2 (en) | Scanning system for lidar | |
JP5207827B2 (en) | Galvano device, processing device, method for obtaining mirror tilt angle in galvano device, and processing method | |
US8090248B2 (en) | Anti-vibration actuator and lens unit/camera equipped therewith | |
JP2009258559A (en) | Scanner apparatus | |
US7940443B2 (en) | Laser radar and beam irradiation apparatus therefor | |
JP2005268608A (en) | Stage equipment | |
JP2008257106A (en) | Blur correction device and optical equipment | |
US9612436B1 (en) | High-speed scanner-tracker | |
WO2009155924A1 (en) | Rotating prism scanning device and method for scanning | |
JP2013094816A (en) | Focusing device and laser processing unit | |
JP4533640B2 (en) | Galvano scanner control method and galvano scanner | |
JP5884242B2 (en) | Actuator, lens unit, and camera | |
JP4962779B2 (en) | STAGE DEVICE, FLOAT CONTROL METHOD, AND EXPOSURE DEVICE USING STAGE DEVICE | |
JP2011117916A (en) | Inclination/eccentricity detection device of rotor, and inclination/eccentricity detection method of the rotor | |
JP6129545B2 (en) | Spatial coordinate measuring apparatus and spatial coordinate measuring method | |
JP4753657B2 (en) | Surface shape measuring apparatus and surface shape measuring method | |
US10969563B2 (en) | Lens barrel controlling linear driving of movable lens and optical apparatus equipped with lens barrel | |
JP4962780B2 (en) | STAGE DEVICE, FLOAT CONTROL METHOD, AND EXPOSURE DEVICE USING STAGE DEVICE | |
JP2007172786A (en) | Optical information processor | |
JP2009023040A (en) | Original point position setting device, original position setting method, link mechanism, and caster-type robot | |
JP2010266330A (en) | Planar motor | |
JP2019095205A (en) | Laser tracker and method for adjusting gain of laser tracker | |
JP4035800B2 (en) | Laser equipment | |
KR102154780B1 (en) | Target tracking device including a photodetector having quadrants |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20101109 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120111 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120228 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120426 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120703 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120925 |