JP7177603B2 - ガルバノスキャナ制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、例えばレーザを使用して穴あけを行うためのレーザ加工装置に用いられるガルバノスキャナのための制御装置に関する。
ガルバノスキャナは、加工スループット向上のために高速動作が必要であるが、高速になるほど駆動機構に用いられる永久磁石とコイルでの発熱が大きくなり、永久磁石の磁力が低下してトルクが低下する。この問題に対処するため、特許文献１においては、ガルバノスキャナの駆動動作を行う場合に、駆動機構での温度上昇を推定して操作量を補償する技術が開示されている。
ところで、ガルバノスキャナでの発熱が大きくなると、固定子の剛性低下等の要因で共振周波数が変動する場合がある。駆動中に共振周波数が変動すると、与えられた位置指令に対して行った制振制御が十分な効果を発揮せず、高速位置決め動作時に精度が低下する恐れがある。
しかしながら、特許文献１においては、このような駆動中の発熱による共振周波数の変動に対しての考慮はなされていない。
しかしながら、特許文献１においては、このような駆動中の発熱による共振周波数の変動に対しての考慮はなされていない。
そこで本発明は、ガルバノスキャナでの駆動中の発熱による共振周波数の変動に対処することができるガルバノスキャナ制御装置を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するため、本願において開示される代表的なガルバノスキャナ制御装置は、駆動電流を流して動作するガルバノスキャナのためのガルバノスキャナ制御装置において、前記駆動電流の平均値に基づいて前記ガルバノスキャナの温度を推定する温度推定部と、当該温度推定部により推定された温度に基づいて前記ガルバノスキャナの共振周波数を推定する共振周波数推定部と、当該共振周波数推定部により推定された共振周波数に対する補償を行う共振補償部とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、駆動中の発熱による共振周波数の変動に対処することができるガルバノスキャナ制御装置を得ることができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例を説明するためのガルバノスキャナシステムのブロック図である。各構成要素や接続線は、主に本実施例を説明するために必要と考えられるものを示してあり、必要な全てを示している訳ではない。
図１は、本発明の一実施例を説明するためのガルバノスキャナシステムのブロック図である。各構成要素や接続線は、主に本実施例を説明するために必要と考えられるものを示してあり、必要な全てを示している訳ではない。
図１において、１は図示していないミラーを回転駆動するガルバノスキャナであり、回転子側に永久磁石、固定子側にコイルを配置した駆動機構と、コイルに電流を供給する駆動回路２とを備えるものである。ガルバノスキャナ１はミラーの角度位置を示すデータを出力する機能を有する。駆動回路２は後述のガルバノスキャナ制御装置からの指令信号Ａに基づき駆動機構に駆動電流を流して駆動させるとともに、この駆動電流を周期的にサンプリングし、その平均値を示す駆動電流信号ＤＡを出力する機能を有する。３は図示しない上位装置から位置指令Ｐを受信する毎にガルバノスキャナ１を必要な角度だけ回転させるガルバノスキャナ制御装置である。
ガルバノスキャナ制御装置３の内部には、駆動回路２からの駆動電流信号ＤＡを元にしてガルバノスキャナ１の温度を推定する温度推定部４と、温度推定部４が推定した推定温度Ｔにおいての共振周波数を推定する共振周波数推定部５と、共振周波数推定部５が推定した推定共振周波数Ｆにおいての補償を行う共振補償部６と、発熱によるトルクの低下（熱減磁の影響）に対する補償や回転位置よって変動するトルク（いわゆるトルクリップル）等の補償を行う補償部７と、上位装置からの位置指令Ｐとガルバノスキャナ１からの位置信号Ｅとの差分を出力する減算器８とが設けられている。
ガルバノスキャナ制御装置３は、基本的には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、上記の各要素はプログラムで記述されている。
ガルバノスキャナ制御装置３は、基本的には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、上記の各要素はプログラムで記述されている。
なお、上記において、駆動電流信号ＤＡと推定温度Ｔとの関係、推定温度Ｔと推定共振周波数Ｆとの関係は、予め実験により求めてそれぞれテーブルに登録しておくものとし、温度推定部４、共振周波数推定部５は推定温度Ｔ、推定共振周波数Ｆをそれぞれのテーブルから読み出すようになっている。
また、共振補償部６は、例えば経年劣化に基づく共振周波数の変動に対して対処する共振補償部において、パラメータを変えることにより、温度上昇に基づく共振周波数変動の補償も行えるようにしたものでもよい。
また、共振補償部６は、例えば経年劣化に基づく共振周波数の変動に対して対処する共振補償部において、パラメータを変えることにより、温度上昇に基づく共振周波数変動の補償も行えるようにしたものでもよい。
以上の構成により、駆動中の発熱によりガルバノスキャナ１の共振周波数が変動しても、それに応じた周波数補償を行うようになっているので、高速位置決め動作を精度の低下なく行うことができる。
１：ガルバノスキャナ ２：駆動回路 ３：ガルバノスキャナ制御装置
４：温度推定部 ５：共振周波数推定部 ６：共振補償部 ７：補償部
８：減算器 Ａ：指令信号 ＤＡ：駆動電流信号 Ｅ：位置信号
Ｆ：推定共振周波数 Ｔ：推定温度
４：温度推定部 ５：共振周波数推定部 ６：共振補償部 ７：補償部
８：減算器 Ａ：指令信号 ＤＡ：駆動電流信号 Ｅ：位置信号
Ｆ：推定共振周波数 Ｔ：推定温度
Claims (1)
- 駆動電流を流して動作させるガルバノスキャナのためのガルバノスキャナ制御装置において、前記駆動電流の平均値に基づいて前記ガルバノスキャナの温度を推定する温度推定部と、当該温度推定部により推定された温度に基づいて前記ガルバノスキャナの共振周波数を推定する共振周波数推定部と、当該共振周波数推定部により推定された共振周波数に対する補償を行う共振補償部と、発熱によるトルクの低下に対する補償及び回転位置によって変動するトルクの補償を行う補償部と、を備え、前記共振補償部は、経年劣化に基づく共振周波数の変動に対して対処するパラメータを変えることにより、温度上昇に基づく共振周波数変動の補償も行えるようにしたことを特徴とするガルバノスキャナ制御装置。
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|---|---|---|---|---|
| JP2003084225A (ja) | 2001-09-11 | 2003-03-19 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ガルバノスキャナの制御方法、装置、及び、ガルバノスキャナ |
| US20040120022A1 (en) | 2002-12-23 | 2004-06-24 | Cannon Roger S. | Stationary coil oscillator scanning system |
| JP2005234215A (ja) | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Hitachi Via Mechanics Ltd | ガルバノスキャナの制御方法およびガルバノスキャナ並びにレーザ加工機 |
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| JP2014149406A (ja) | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Via Mechanics Ltd | ガルバノスキャナ制御装置およびレーザ加工装置 |
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| JP2019200231A (ja) | 2019-11-21 |
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