JPH02224286A - 高速・高精度レーザスキャナシステム - Google Patents
高速・高精度レーザスキャナシステムInfo
- Publication number
- JPH02224286A JPH02224286A JP63245662A JP24566288A JPH02224286A JP H02224286 A JPH02224286 A JP H02224286A JP 63245662 A JP63245662 A JP 63245662A JP 24566288 A JP24566288 A JP 24566288A JP H02224286 A JPH02224286 A JP H02224286A
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- JP
- Japan
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- lever
- position sensor
- piezoelectric actuator
- rotational
- amplified
- Prior art date
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- Pending
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 241000282465 Canis Species 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、レーザ加工機、ＯＡ機器等におけるレーザス
キャナシステムに関する。
キャナシステムに関する。
（従来の技術）
第４図は静電容量型センサ４１を用いたもので非常に高
速・高精度であるが、回転センサが静電容量型であるの
で温度ドリフトが大であることと励磁コイル４２の磁界
による回転力であるので体積当たりの加速力に限界があ
る。
速・高精度であるが、回転センサが静電容量型であるの
で温度ドリフトが大であることと励磁コイル４２の磁界
による回転力であるので体積当たりの加速力に限界があ
る。
第５図は圧電アクチュエータ５１とボールネジ５２を組
合せたもので１００Ｈ２以上の応答性は得られる含有量
、ボールネジの逆駆動による軸方向の負荷が摩擦負荷と
なって回転角制御がむずかしい。
合せたもので１００Ｈ２以上の応答性は得られる含有量
、ボールネジの逆駆動による軸方向の負荷が摩擦負荷と
なって回転角制御がむずかしい。
（発明が解決しようとする諜Ｈ）
従来技術では、上述したように温度ドリフトがあったり
、摩擦負荷のため立上り応答が低いのでこれらを少なく
した高速・高精度レーザスキャナシステムが必要である
。
、摩擦負荷のため立上り応答が低いのでこれらを少なく
した高速・高精度レーザスキャナシステムが必要である
。
本発明は、前述のｔｌｌＡＨに対してなされたもので直
動を回転変換するのにレバーシャフトによる回転変換に
より加速時の負荷はすべてラジアル方向となり摩擦負荷
はかなり軽減できる。さらにレバー半径を小さくし同軸
に固定した大歯車これに噛み合う小歯車との歯数比を利
用して回転角を増幅し、さらに出力軸である小歯車と同
軸で回転するシャフト回転を直動変換して温度ドリフト
の小さい非接触式の位置センサで検出する高速・高精度
レーザスキャナシステムを提供することを目的としてい
る。
動を回転変換するのにレバーシャフトによる回転変換に
より加速時の負荷はすべてラジアル方向となり摩擦負荷
はかなり軽減できる。さらにレバー半径を小さくし同軸
に固定した大歯車これに噛み合う小歯車との歯数比を利
用して回転角を増幅し、さらに出力軸である小歯車と同
軸で回転するシャフト回転を直動変換して温度ドリフト
の小さい非接触式の位置センサで検出する高速・高精度
レーザスキャナシステムを提供することを目的としてい
る。
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するために、本発明に係る高速・高精度
レーザスキャナシステムは、大歯車７と同軸に固定した
シャフト】３の一部にレバー６を同軸固定し、レバー６
の一方に圧電アクチュエータ５を他方に反力機構部１２
を配し、圧電アクチュエータ５の直動変位をレバー６を
介して回転変換し、大歯車７と噛合って回転増幅を行な
う小歯車８と、小歯車８の回転角を直動変換する変換器
１０と直動量を非接触でセンシングする位置センサ９と
さらに位置センサ９の出力と指令部ｌからの指令信号と
を比較演算する制御部３と、制御部３からの出力を増幅
し圧電アクチュエータ５に入力するパワーアンプ４から
なることを特徴としている。
レーザスキャナシステムは、大歯車７と同軸に固定した
シャフト】３の一部にレバー６を同軸固定し、レバー６
の一方に圧電アクチュエータ５を他方に反力機構部１２
を配し、圧電アクチュエータ５の直動変位をレバー６を
介して回転変換し、大歯車７と噛合って回転増幅を行な
う小歯車８と、小歯車８の回転角を直動変換する変換器
１０と直動量を非接触でセンシングする位置センサ９と
さらに位置センサ９の出力と指令部ｌからの指令信号と
を比較演算する制御部３と、制御部３からの出力を増幅
し圧電アクチュエータ５に入力するパワーアンプ４から
なることを特徴としている。
（作 用）
指令電圧は制御増幅されて圧電アクチュエータを作動さ
せるがこの圧電アクチュエータの微小変位をレバーによ
り回転変換し、さらに大小歯車の歯数比を利用して回転
角を増幅する。この増幅された回転角を回転検出部で直
動変換し、非接触式の位置センサで検出するもので全体
として摩擦負荷が少なく、また位置センサは静電容量形
に比して温度ドリフトが数分の１以下で精度に及ぼす影
響が非常に小さいものである。
せるがこの圧電アクチュエータの微小変位をレバーによ
り回転変換し、さらに大小歯車の歯数比を利用して回転
角を増幅する。この増幅された回転角を回転検出部で直
動変換し、非接触式の位置センサで検出するもので全体
として摩擦負荷が少なく、また位置センサは静電容量形
に比して温度ドリフトが数分の１以下で精度に及ぼす影
響が非常に小さいものである。
（実施例）
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明における変換・増幅装置の断面図に指令・制
御・増幅回路を加えた図である。ｌは指令部、２は比較
器、３は制御部、４はパワーアンプで指令部１からの指
令電圧ＶＯを出力することにより圧電アクチュエータ５
にΔＸの変位を生じさせ、変位ΔＸは半径Ｒのレバー６
にΔθの回転変位を与える。１２は反力機構である。こ
の回転変位へ〇は大歯車７（歯数２１ ）と小歯車８（
歯数２８）とにより最終出力θ。、、は θ。、を臣ΔθｘＺ、／Ｚ。
図は本発明における変換・増幅装置の断面図に指令・制
御・増幅回路を加えた図である。ｌは指令部、２は比較
器、３は制御部、４はパワーアンプで指令部１からの指
令電圧ＶＯを出力することにより圧電アクチュエータ５
にΔＸの変位を生じさせ、変位ΔＸは半径Ｒのレバー６
にΔθの回転変位を与える。１２は反力機構である。こ
の回転変位へ〇は大歯車７（歯数２１ ）と小歯車８（
歯数２８）とにより最終出力θ。、、は θ。、を臣ΔθｘＺ、／Ｚ。
−ΔＸ／ＲＸＺ？／２１
となる、１０は最終出力θ。、を直動変換する変換器で
９は非接触式の位置センサ、１１はミラーである。最終
出力θ。。、は直動変換され、この直動変位量ΔＹは非
接触センサで電圧出力ｖｒ−ｋｒΔＹとなって比較器２
に伝達され指令電圧■０と比較されて ｏ−Ｖｆ つまりＶ ｏ −、Ｖ ｆ ＝ Ｏとなった時点で位置
ぎめを完了する。第２図は第１図のＡ−Ａ矢視断面図、
第３図は本発明の作動フロー図である。
９は非接触式の位置センサ、１１はミラーである。最終
出力θ。。、は直動変換され、この直動変位量ΔＹは非
接触センサで電圧出力ｖｒ−ｋｒΔＹとなって比較器２
に伝達され指令電圧■０と比較されて ｏ−Ｖｆ つまりＶ ｏ −、Ｖ ｆ ＝ Ｏとなった時点で位置
ぎめを完了する。第２図は第１図のＡ−Ａ矢視断面図、
第３図は本発明の作動フロー図である。
（効果）
出力回転角θ。１について圧電アクチュエータの最大変
位：ΔＸ＝３５．ｕｍ／１２０Ｖ、レバー半径：Ｒ−１
゜０ＸＩＯ” μｍ、入力Δθ＝八Ｘ／Ｒ＝３．５Ｘ１
０−”ｒａｄとし、歯車の歯数比ｚｔ ／ｚｓ ＝＝３
とするとθｏｕｔ−０，１ｒ ａ ｄ （−５，７’
）の回転角が発生する。Ｚｔ／Ｚｔ とＲの設定次第で
θ。。
位：ΔＸ＝３５．ｕｍ／１２０Ｖ、レバー半径：Ｒ−１
゜０ＸＩＯ” μｍ、入力Δθ＝八Ｘ／Ｒ＝３．５Ｘ１
０−”ｒａｄとし、歯車の歯数比ｚｔ ／ｚｓ ＝＝３
とするとθｏｕｔ−０，１ｒ ａ ｄ （−５，７’
）の回転角が発生する。Ｚｔ／Ｚｔ とＲの設定次第で
θ。。
１、最大０．２ｒａｄまで可能でこれは実用上十分な回
転角である。また、加速性については圧電アクチュエー
タ准カニＦｍａｘ−３５０ｋｇｆ／１ｏｏｖ 加速入力トルク： Ｔｍａ ｘ−Ｆｍａ ｘＸＲ＝３５
ｋｇｆ−ｃｍ 駆動系全体のイナーシ＋ｒ （ｋｇｃｍｓｅｃ”）は １ ＝ （ｒｔ ＋ （Ｚｔ ／ Ｚａ ）寞 （Ｉｓ
＋１＋＋ここで、■、二大歯車７のイナーシャ、■、：
小歯車８のイナーシャ、 １１１Ｆミラーおよびミラーマウントのイナーシャ、 Ｔｍａｘ−１ｘθ８ （ただしθ８−角加速度）ここで
Ｚｙ−４５、Ｚ、−１５、歯車のモジュール−１とする
と θ！−７．４Ｘ１０’ ｒａｄ／ｓｅｃ”となり、仮
に加速時間ｔａ−ＩＸＩＯ−３ｓｅｃとしても角速度θ
、は θ、−θ＊ Ｘｔａ−７４ｒａｄ／ｓｅｃこれはレーザ
マーカ等の光走査速度に換算するとＶ＝２Ｆａｘ＝２２
ｍｌｓｅｃ に相当し、既存のアクチュエータの３〜５倍の加速度が
得られる。
転角である。また、加速性については圧電アクチュエー
タ准カニＦｍａｘ−３５０ｋｇｆ／１ｏｏｖ 加速入力トルク： Ｔｍａ ｘ−Ｆｍａ ｘＸＲ＝３５
ｋｇｆ−ｃｍ 駆動系全体のイナーシ＋ｒ （ｋｇｃｍｓｅｃ”）は １ ＝ （ｒｔ ＋ （Ｚｔ ／ Ｚａ ）寞 （Ｉｓ
＋１＋＋ここで、■、二大歯車７のイナーシャ、■、：
小歯車８のイナーシャ、 １１１Ｆミラーおよびミラーマウントのイナーシャ、 Ｔｍａｘ−１ｘθ８ （ただしθ８−角加速度）ここで
Ｚｙ−４５、Ｚ、−１５、歯車のモジュール−１とする
と θ！−７．４Ｘ１０’ ｒａｄ／ｓｅｃ”となり、仮
に加速時間ｔａ−ＩＸＩＯ−３ｓｅｃとしても角速度θ
、は θ、−θ＊ Ｘｔａ−７４ｒａｄ／ｓｅｃこれはレーザ
マーカ等の光走査速度に換算するとＶ＝２Ｆａｘ＝２２
ｍｌｓｅｃ に相当し、既存のアクチュエータの３〜５倍の加速度が
得られる。
上述したように本発明によれば従来技術における温度ド
リフトや立上り応答の低い点が解決され実用価値は極め
て高い。
リフトや立上り応答の低い点が解決され実用価値は極め
て高い。
第１図（ａ）は本発明にかかる実施例の平面図、第１図
（ｂ）は本発明第１図（ａ）のＰ部拡大図、第２図は第
１図のＡ−Ａ断面矢視図、第３図は本発明の作動フロー
図、第４図は従来技術で静電容量形センサを用いたもの
概念図、第５図は従来技術で圧電アクチュエータとボー
ルネジを組合わせた平面図。 １：指令部 ３８制御部 ４：パワーアンプ ５：圧電アクチュエータ ６：レバー ７８犬歯車 ８：小歯車 ９；位置センサ ９ａ：位置センサ １０：変換器 １２：反力機構部 １３：シャフト １４：検出用部材
（ｂ）は本発明第１図（ａ）のＰ部拡大図、第２図は第
１図のＡ−Ａ断面矢視図、第３図は本発明の作動フロー
図、第４図は従来技術で静電容量形センサを用いたもの
概念図、第５図は従来技術で圧電アクチュエータとボー
ルネジを組合わせた平面図。 １：指令部 ３８制御部 ４：パワーアンプ ５：圧電アクチュエータ ６：レバー ７８犬歯車 ８：小歯車 ９；位置センサ ９ａ：位置センサ １０：変換器 １２：反力機構部 １３：シャフト １４：検出用部材
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）大歯車７同軸に固定したシャフト１３の一部にレバ
ー６を同軸固定し、レバー６の一方に圧電アクチュエー
タ５を、他方に反力機構部１２を配し、圧電アクチュエ
ータ５の直動変位をレバー６を介して回転変換し、大歯
車７と噛合って回転増幅を行なう小歯車８と、小歯車８
の回転角を直動変換する変換器１０と直動量を非接触で
センシングする位置センサ９とさらに位置センサ９の出
力と指令部１からの指令信号とを比較演算する制御部３
と、制御部３からの出力を増幅し圧電アクチュエータ５
に入力するパワーアンプ４からなる高速・高精度レーザ
スキャナシステム。 ２）前記１）項の位置センサ９と同様な９ａをレバー６
に固定した部材１４に対抗して配置しこの出力信号を比
較器２へもどして前記１）項と同様の制御を可能とした
高速・高精度レーザスキャナシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63245662A JPH02224286A (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | 高速・高精度レーザスキャナシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63245662A JPH02224286A (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | 高速・高精度レーザスキャナシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02224286A true JPH02224286A (ja) | 1990-09-06 |
Family
ID=17136955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63245662A Pending JPH02224286A (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | 高速・高精度レーザスキャナシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02224286A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005051591A1 (de) * | 2003-11-27 | 2005-06-09 | Hitachi Via Mechanics, Ltd. | Vorrichtung zur materialbearbeitung mittels eines durch eine piezoelektrische ablenkplätchen aufweisende ablenkeinheit geführten laserstrahls |
-
1988
- 1988-09-29 JP JP63245662A patent/JPH02224286A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005051591A1 (de) * | 2003-11-27 | 2005-06-09 | Hitachi Via Mechanics, Ltd. | Vorrichtung zur materialbearbeitung mittels eines durch eine piezoelektrische ablenkplätchen aufweisende ablenkeinheit geführten laserstrahls |
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