JPS63501321A - 工業レ−ザ−装置用スキャナ− - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

工業レーザー装置用スキャナー 技術分野 本発明はスキャナー（走査装置）に関するものであり、より特定的には、工業用 レーザー装置（マシン）に用いるスキャナーに関する。 背景技術 近代の機械組立産業は、機械の構成要素が摩耗に対してより耐久性を示しかつ抵 抗性を示すように製造されることを要求している。現在において、摩耗に対して 加工物により抵抗性を与えるために加工物を硬化させる方法を約束する種々の１ つとして加工物表面をレーザー熱処理することがある。工業（産業）用レーザー においてそのような目的に用いられる走査装置がレーザービームを制御する基本 的装置であり、それにより、レーザー処理の高品質および高効率を確実化する。 工業用レーザーに用いられるスキャナーは知られており（フランス特許出願第８ ，５０９．１６９号を参照されたい）、該スキャナーは、可動走査部材を収容す るハウジング、ハウジングに接続されている走査部材に機械的振動を誘起する手 段、および少くとも２つの衝突対（コリジヨンペア）を具備する。 該コリジヨンペアの各々は、走査部材が変位する間それらが相互に作用し合うよ うに取りつけられ、一方の構成要素が走査部材に配置され、他方がハウジング内 に配置されている。 しかしながら、このスキャナーは、機械的振動を誘起させる手段およびスキャナ ーの動作状態に係る走査部材の変数変動の効果を低減するためには、走査スピー ドがゆっくり低下するという、欠点がある。若し走査スピードが増加すると、動 作の衝突モードが反転し、スキャナーが低走査スピードおよび小さい振幅におけ るコリジヨン・フリーモードにおいて動作が開始する。換言すれば、スキャナー の動作が全体として妨げられる。 一方、このスキャナーにおける走査スピードの緩慢な低下は衝突対の構成要素の 衝突スピードを低下させる。このことは、希望する最適な（鋸歯状の）走査法則 からのずれ、および走査精度の低下を導びく。 発明の開示 本発明の目的は、走査要素に機械的振動を誘起する手段の電力を増加させること な（衝突対の衝突スピードを上昇させ、また走査精度を向上させる、付加的な装 置を備えた、工業レーザー装置用スキャナーを提供することにある。 このことは、運動可能な走査要素を収容するハウジング、該ハウジングに機械的 に接続された走査要素に機械的振動を誘起する手段、および少くとも２つの衝突 対を具備し、該衝突対の各個は走査要素が運動する間それらが相互に作用可能な ように取り付けられた２つの構成要素を有し、一方の構成要素が走査要素に固定 され他方の構成要素がハウジングに固定された、工業レーザー装置用スキャナー において、本発明にもとづいて、付加的に、前記走査要素の機械的振動に応答す る測定トランスデユーサ、その入力が該測定トランスデユーサに接続された移相 ユニット、その入力が該移相ユニットの出力に接続された飽和ユニット、および 、その入力が該飽和ユニットに接続されその出力が前記走査要素を機械的に振動 させる前記手段に接続された電力増幅器、を具備することにより達成される。 当を得た工業レーザー装置用スキャナーは付加的に、前記移相ユニットの出力に 接続された周波数計、および、該周波数計に接続された飽和レベル制御ユニット を具備すべきであり、前記飽和ユニットが前記飽和レベル制御ユニットのそれぞ れの出力に接続された少くとも２つの制御入力を備えるべきである。 望ましくは、工業レーザー装置用スキャナーにおいて、前記飽和レベル制御ユニ ットが、その一方の入力が該飽和レベル制御ユニットの入力であり、その他方の 入力が定電圧源に接続された割算ユニット、反転直接結合増幅器、および、非反 転直接結合増幅器を具備すべきであり、該各直接結合増幅器の入力が前記割算ユ ニットの出力に接続され、前記各直接結合増幅器の出力が前記飽和レベル制御ユ ニットのそれぞれの出力である。 当を得た工業レーザー装置用スキャナーは付加的に、前記飽和ユニットの出力に 結合され、および前記電力増幅器の入力に接続された出力を有する周期信号発生 器を具備すべきである。 また当を得た工業レーザー装置用スキャナーにおいては、前記移相ユニットが、 下記の順序で独立に又は組合せられた、移相器、訂正回路およびフィルタから成 る一群、から選択された一つの構成系を具備すべきである。 また好ましくは、工業レーザー装置用スキャナーにおいて、前記移相ユニットが 、相互に直列接続された、移相器および訂正回路を具備すべきである。 また当を得た工業レーザー装置用スキャナーにおいて、前記移相ユニットが、相 互に直列に接続された、移相器およびフィルタを具備すべきである。 一方当を得たものとしては、工業レーザー装置用スキャナーにおいて、前記移相 ユニットが、直列接続された、訂正回路およびフィルタを具備すべきである。 一方好ましくは、工業レーザー装置用スキャナーにおいて、前記移相ユニットが 、相互に直列接続された、移相器、訂正回路およびフィルタを具備すべきである 。 一方、適切には、工業レーザー装置用スキャナーにおいて、前記移相ユニットが 少くとも２つの制御入力を具備すべきであり、そして、当該スキャナーが付加的 に移相制御手段を具備すべきであり、該移相制御手段はその数が前記移相ユニッ トの制御入力の数に等しい出力を有し、該出力の各々が前記移相ユニットのそれ ぞれの入力に接続されている。 可能ならば、工業レーザー装置用スキャナーにおいて、前記移相器が２つの制御 入力を有し、該入力の各々が前記移相制御手段のそれぞれに接続されるべきであ る。 また可能ならば、工業レーザー装置において、前記訂正回路が４制御入力を有し 、該入力の各々が前記移相制御手段のそれぞれの出力に接続されているべきであ る。 更に可能ならば、工業レーザー装置用スキャナーにおいて、前記フィルタが４制 御入力を有し、該入力の各々が前記移相制御手段のそれぞれの出力に接続されて いるべきである。 好ましくは、工業レーザー装置用スキャナーにおいて、前記移相制御手段がマイ クロプロセッサであるべきである。 本発明は、高い走査周波数、従って高速な走査スピードを達成するために用いら れる。 一方本発明は、走査精度を向上させ得る最適な（鋸歯状）走査法則にもとづく動 作の走査状態を提供するのに用いられる。 本発明はまた、耐雑音性を向上させるスキャナーの安定な自走動作を提供し、ス キャナー動作モードの崩壊を防止し、従って、スキャナーの信転性を向上させ得 る。 本発明はまた、スキャナーの走査を最適な動作モードに至らしめる自動過程を実 現し得る。 ４、

【図面の簡単な説明】

本発明の他の目的および利益は、添付図面に関連づけた好適実施例についての下 記の詳細な記述からより明瞭とされるのであって、ここに、 第１図は本発明にもとづく工業レーザー装置用スキャナーの機能図、 第２図は本発明にもとづく、位相制御手段を特徴づける第１図の工業レーザー装 置用スキャナーの機能図、第３図は本発明にもとづく、周波数計を特徴づける第 ２図の工業レーザー装置用スキャナーの機能図、第４図は本発明にもとづく、周 期信号発生器を特徴づける第２図の工業レーザー装置用スキャナーの機能図、第 ５図は本発明にもとづく移相器の機能ブロック図、第６図は本発明にもとづく訂 正回路の機能ブロック図、第７図は本発明にもとづくフィルタの機能ブロック図 、第８図は本発明にもとづく、移相器および訂正回路を特徴づける移相ユニット の機能ブロック図、第９図は本発明にもとづく、移相器およびフィルタを特徴づ ける移相ユニットの機能ブロック図、第１０図は本発明にもとづく、訂正回路お よびフィルタを特徴づける移相ユニットの機能ブロック図、第１１図は本発明に もとづく、移相器、訂正回路およびフィルタを特徴づける機能ブロック図、 第１２図は本発明にもとづく、制御入力を特徴づける第５図の移相器の機能ブロ ック図、 第１３図は本発明にもとづく、制御入力を特徴づける第６図の移相器の機能ブロ ック図、 第１４図は本発明にもとづく、制御入力を特徴づける第７図のフィルタの機能ブ ロック図、 第１５図は本発明にもとづく、制御入力を特徴とする特許図の移相ユニットの機 能ブロック図、 第１６図は本発明にもとづく、制御入力を特徴づける第９図の移相ユニットの機 能ブロック図、 第１７図は本発明にもとづく、制御入力を特徴づける第１０図の移相ユニットの 機能ブロック図、第１８図は本発明にもとづく、制御入力を特徴づける第１１図 の移相ユニットの機能ブロック図、第１９図は本発明にもとづく、第３図に図示 の飽和レベル制御ユニットの機能ブロック図、 第２０図は飽和ユニットの回路図、 第２１図は入力電圧を関数とする飽和ユニットの出方電圧のプロット図、 第２２図は工業レーザー装置用スキャナーの振幅・周波数特性図、である。 発明を実施する最良の形態 例示により下記に述べる工業（産業）レーザー装置（マシン）用スキャナーは励 起振動（発振）に係る電気機械的方法に用いる。 工業レーザー装置用スキャナーは揺動部材（ロッカー）２を収容しているハウジ ング１を具備しく第１図）、ロッカー２はシャフト３に装着され、シャフトの周 りでロッカー２が回転し得る。ロッカー２はミラー４の如く作られたスキャニン グ要素を保持する。同一の衝突対（コリジヨン対）がロッカー２のシャツ白に対 して対称的に配設されている。コリジヨン対５の各々が当接端７のごく近傍のロ ッカー２のアームに取りつけられた第１のコンポーネント６およびハウジング１ 内に取り付けられた第２のコンポーネント８を具備し、ミラー４が動いたとき第 １のコンポーネントがコンポーネント６と相互に作用し得る。第２のコンポーネ ント８がネジ９により調節され得る。バネ１１として作られた弾性部材がロッカ ー２の下部にスキャナーの幾何学的軸に対して対称に設けられている。バネ１１ がロッカー２をハウジング１に接続している。スキャナー要素について機械的振 動を誘起する手段１２がロッカ−２下部でハウジング１内に配設されている。 この手段１２は、それぞれ巻線１５　、１６を備えた同一の電磁石１３　、１４ を具備する。巻線１５が制御ダイオード１７のカソードに接続され、−万巻線１ ６が制御ダイオード１８のアノードに接続されている。ロッカー２の下部に配設 された測定用トランスデユーサが、例えば、光電変位式トランスデユーサ１９と して良く知られたものにより形成されている。変位式トランスデユーサ１９の出 力２０が移相ユニット２１０入力に接続されており、該移相ユニットの出力２３ が飽和ユニット２４の入力２５に接続されている（例えば、Ｖ、Ａ、Ｂｅ５ｅｋ ｅｒｓｋｙ。 ｔ！、Ｐ、Ｐｏｐｏｖ、　ｒ有動制御システムの理論」、モスクワ、１９７２　 。 Ｎａｕｋａ　Ｐｕｂｌ、第５４８頁を参照されたい）。飽和ユニット２４の出力 ２６が電力増幅器２７に接続され、該電力増幅器の出力２８がダイオード１７の アノードおよびダイオード１８のカソードに接続されている。 スキャナーが最高振動周波数まで予備的に調節する移相制御手段を備えている。 この移相制御手段は良（知られたマイクロプロセッサ２９（第２図）であり得る 。このマイクロプロセッサの出力３０および３１がそれぞれ移相ユニット２１の 制御人力３２および３３に接続されている。 工業レーザー装置用スキャナーの他の実施例が付加的に周波数計３４（第３図） を具備し、この周波数計の入力３５が移相ユニット２１の出力に接続されている 。また飽和レベル制御ユニット３６を具備し、この飽和レベル制御ユニ７）の入 力３７が周波数計３４に接続されている。飽和レベル制御ユニット３６の出力３ ８　、３９が飽和ユニット２４０入力４０　、４１にそれぞれ接続されている。 工業レーザー装置用スキャナーの更に他の実施例が付加的に周期信号発生器４２ を具備し、該周期信号発生器の出力が点４４において飽和ユニット２４の出力と 結合され、電力増幅器２７と結合される。 移相ユニットの１実施例が移相器４５（第５図）であり、該移相器が減算手段４ ６を具備し、該減算手段の入力が微分手段４８に接続されている。 手段４６および４８の入力４９および５０のそれぞれが接続点５１において結合 されて移相器４５の入力となり、移相ユニット２１の入力２２（第１図）でもあ る。減算手段４６（第５図）の出力が第１火葬周期回路５２の入力５３に接続さ れている。非周期回路５２の出力が移相器４５の出力に接続されており、該出力 がユニット２１の出力２３（第１図）である。 移相ユニットの他の実施例が訂正回路５４（第６図）であり、該訂正回路が２つ の加算手段５５　、５６を具備し、これらの入力５７　、５８がそれぞれ微分手 段５９　、６０に接続されている。手段５５および５９の入力６１および６２が それぞれ相互に結合され訂正回路の入力を形成し、該入力がユニット２１の入力 ２２（第１図）である。手段５６および６０の入力６３および６４がそれぞれ相 互に結合され、手段５５に接続されている。第１火葬周期回路６６の入力６５が 手段５５に接続されている。非周期回路６６の出力が他の第１火葬周期回路６８ の入力６７に接続され、該非周期回路の出力が訂正回路５４の出力であり、該出 力がユニット２１の出力２３である（第２図および第１図）。 移相ユニット２１の他の実施例がフィルタ６９（第７図）であり、該フィルタは 直列接続された微分手段７０および７１を具備する。微分手段７１の出力が微分 手段７２の入カフ３に接続されている。手段７０および７２の入カフ４および７ ５のそれぞれが接続点７６において結合されて、フィルタ６９の入力を形成し、 移相ユニット２１の入力２２（第１図）となっている。微分手段７２が第１火葬 周期回路７８の入カフ７に接続され、該非周期回路の出力が他の第１火葬周期回 路８０の入カフ９に接続されている。非周期回路８０の出力がフィルタ６９の出 力であり、ユニット２１の出力２３（第１図）である。 移相ユニット２１の更に他の実施例が、直列接続された、その入力が移相ユニッ ト２１の入力２２（第１図）である移相器４５　（第８図）、および、その出力 がユニット２１の出力２３（第１図）である訂正回路５４を具備する。 移相ユニット２１の更に一実施例が、直列接続された、その入力が移相ユニット ２１の入力２２　（第１図）である移相器４５　（第９図）、および、その出力 が移相ユニット２１の出力２３（第１図）であるフィルタ６９を具備する。 移相ユニット２１の更に他の一実施例が、その入力が移相ユニット２１の入力２ ２（第１図）である訂正回路５４（第１０図）、および、該訂正回路５４に直列 に接続され、その出力が移相ユニット２１の出力２３（第１図）の出力であるフ ィルタ６９（第１０図）を具備する。 移相ユニット２１の更にまた他の実施例が、直列接続された、その入力が移相ユ ニット２１の入力２２（第１図）である移相器４５（第１１図）を包含するチェ ーン、訂正回路５４（第１１図）、および、その出力が移相ユニット２１の出力 ２３（第１図）であるフィルタ６９を具備する。 第１２図を参照すると、移相ユニット２１　（第２図、第３図、第４図）の一実 施例が移相器４５（第５図）を具備し、咳移相器内の手段４８および非周期回路 ５２が、移相器４５の制御人力８１および８２であり（第１２図）、それぞれユ ニット２１の制御人力３２・および３３（第２図、第３図、第４図）である、制 御入力を備えている。 第１３図を参照すると、移相ユニット２１の一実施例が訂正回路５４（第６図） であり、該訂正回路内の手段５９および６０、および、非周期回路６６および６ ８が、それぞれ非周期回路５４の制御入力８３　、８４　、８５および８６であ り（第１３図）、従って移相ユニット２１　（図示せず）の制御入力である、制 御入力を備えている。 第１４図を参照すると、移相ユニット２１の一実施例はフィルタ６９であり（第 ７図）、該フィルタ内の手段７ｏおよび７１、および回路７８および８ｏが、制 御入力８７　、８８　、８９および９０であり（第１４図）、従ってユニット２ １　（図示せず）の制御入力を備えている。 第１５図を参照すると、移相ユニット２１の一実施例は、第８図のそれに類似す るが、１つの例外として、ユニット２１が移相器４５の入力８１および８２であ り、訂正回路５４の入力８３　、８４　、８５および８６の入力である制御入力 を備えている点がある。 第１６図を参照すると、移相ユニッ１−２１の一実施例は第９図のそれに類似す るが、１つの例外として、移相ユニット２１が、移相器４５の入力８１および８ ２であり、フィルタ６９の入力８７　、８８　、８９および９ｏの入力である制 御入力を備えている点がある。 第１７図を参照すると、移相ユニット２１の一実施例が第１Ｏ図に図示のものに 類似するが、例外として、移相ユニットが訂正回路５４の入力８３　、８４　、 ８５および８６であり、フィルタ６９の入力８７　、８８　、８９および９ｏの 入力である制御人力を備えている点がある。 第１８図を参照すると、移相ユニッ）２１の一実施例が第１１図に図示のものと 類似するが、一つの例外として、移相ユニット２１が、フィルタ４５の入力８１ および８２、訂正回路５４の入力８３　、８４　、８５および８６、およびフィ ルタ６９の入力８７　、８８　、８９および９０である、制御入力を備えている 点がある。 飽和レベル制御ユニット３６　（第３図）が、その一方の入力が飽和レベル制御 ユニット３６の入力３７であり、他方の入力９２が定電圧源９３に接続されてい る、割算（ｄｉｖｉｓｉｏｎ）ユニット３１を具備する。分割ユニット９１の出 力が反転および非反転増幅器９６および９７の入力９４および９５にそれぞれ接 続されている。増幅器９６および９７の出力はそれぞれユニット３６の出力３８ および３９である。 知られている飽和ユニット２４　（Ｖ、Ａ、Ｂｅ５ｅｋｅｒｓｋｙ、Ｅ、Ｐ、Ｐ ｏｐｏｖ。 「自動制御システムの理論」、モスクワ、１９７２．ＮＡＬＩＫＡ　Ｐｕｂｌ、 。 １９６頁）が抵抗器９８を具備しく第２０図）、その一方のリードが飽和ユニッ ト２４の入力２５であり、他一方のリードが接続点１０４においてダイオード９ ９のカソード、ダイオード１００のアノード、抵抗器１０１のリードおよび演算 増幅器１０３の反転入力１０２に接続されている。演算増幅器１０３の他方の入 力は接地されている。抵抗器１０１の他のリード、演算増幅器１０３の出力１０ ５、およびタンデム可変抵抗器１０６および１０７の複数の入力が、飽和ユニッ ト２４の出力２６である接続点１０８において結合されている。抵抗器１０６お よび１０７の他のリードはそれぞれ飽和ユニット２４の制御人力４０（第３図） および４１である。抵抗器１０６および１０７の電流コレクタ（ｃｕｒｒｅｎｔ 　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）１０９および１１０はそれぞれダイオード１００のカソ ードおよびダイオード９９のアノードに接続されている。 第１図、第２１図および第２２図に図示の如（、工業レーザー用スキャナーは下 記の如く動作する。 従来、ミラーをそなえた工業レーザー装置用スキャナーの動作は人出カニ業レー ザー（図示せず）のレーザービームを周期的に偏向させている。 ミラー４の角度変位が光電式トランスデユーサ１９により検出され、ミラー４が 回転した角度に比例する電気信号に変換される。この信号はさらにトランスデユ ーサ１９の出力２０から移相ユニット２１の入力２２に搬送され、該移相ユニッ トが位相信号に変化させ、その出力２３から飽和ユニット２４の入力２５に供給 する。 飽和ユニット２４の入力２５（第１図）における電圧振幅が、定常状態の機械的 振動状態に先行する過程の代表的な（第２１図に図示の如く）ｕ、より低いｕ＜ ｕｌである場合、飽和ユニット２４の出力２６の電圧Ｕが因子ｋ（但し、ｋ＝ｔ ｇ・α、且つαが第２１図における曲線Ｕ　（ｕ）の傾きである）により増加さ せられる。 電圧振幅がｕ　＞ｕ、の場合、電圧振幅Ｕは一定のま＼であり飽和レベルｕ　ｌ （第２１図に図示）に等しい。そこでユニット２４の出力２６における電圧はＵ 　＝Ｕ　＋又はＵ＝−Ｕ、に等しい。飽和ユニット２４の出力２６から得られる 信号が電力増幅器２７に供給される。電力増幅器２７の出力２８から増幅された 信号が機械的振動を誘起する手段１２の電磁石１３゜１４へ供給され、ロッカー ２およびミラー４を運動状態にする。 このようにスキャナーは自己励起され、周波数ｒ＋（第２２図）および角度変位 の振幅ａ＋（第２２図）でミラー４の走査が行われる定常的な最適な（鋸歯状） 状態に到達するが、これらはスキャナーの振幅、周波数曲線上の点１１１に対応 する。 これらの状態において、電磁石１３　、１４の供給電圧の如きスキャナーパラメ ータの変動は、例えば、振幅ａｚ（ｒｚ）で動作する衝突に影響を受けない調和 モードまで最適動作状態を失なわず、該調和モードが点１１２（第２２図）に対 応する。 スキャナーが異なるスキャナー周波数に対して再調整されると位相シフト（ずれ ）が再び最適動作状態に到達するように変えられなければならない。さらに、信 号が、マイクロプロセッサ２９の出力３０（第２図）および３０からユニット２ １のそれぞれの入力３２および３３に印加されなければならず、所望の値により 位相シフトを変化させる。 第３図、第１９図、第２０図、第２１図および第２２図に図示の工業レーザー装 置用スキャナーは下記の如（動作する。 基本的にはスキャナーは上述と同様に動作する。しかしながらここでは、走査周 波数が、安定な走査スピードを実現するように安定化される。さらに、ユニット ２１の出力２３から得られる信号がまた、その周波数がミラー４の振動周波数の 関数であり飽和レベル制御ユニット３６の入力３７に搬送される信号に変換しな ければならない、周波数計３４の入力３５に供給される。ユニット３６はその出 力３８　、３９から供給される制御信号を飽和ユニット２４の制御入力４０　、 ４１に発生する。正、負の再飽和レベルＵ１および−Ｕ、がユニット２４で生成 される。 飽和レベルＵ、および−Ｕ、はユニット２４において下記の如く生成される。 飽和ユニット２４の入力２５（第２０図）に印加された信号が抵抗器９８を介し て更に演算増幅器１０３の反転入力１０２に印加される。負帰還電圧も抵抗器１ ０１を介して出力１０５から演算増幅器１０３の入力１０２に供給される。入力 ２５における電圧振幅がｕ＜ｕ、（第２１図）の場合、電流が抵抗器１０６゜１ ０７を介して制御入力４０から制御人力４１へ流れ、電流コレクタ１０９　、１ １０における電位を発生させ、該電位はそれぞれのダイオード１００　、９９を 非導通にする。この場合、飽和ユニット２４のゲインファクタおよび出力２６に おける電圧Ｕは抵抗器９８　、１０１の値（ｒａｔｉｎｇ）によって規定される 。飽和ユニット２４の入力２５における電圧振幅がｕ＞ｕ、の場合、換言すれば 、ユニット２４が飽和状態にある場合、ダイオード９９　、１００が導通し、飽 和ユニット２４のゲインファクタを減少させ、それにより出力２６における正お よび負の飽和レベルをそれぞれレベルＵ、および−Ｕ、（第２１図）に等しく維 持し続ける、増幅器１０３に対する付加的帰還を終了する。 飽和レベルＵ、および−Ｕ１は下記の如く制御される。 周波数計３４の信号が割算ユニット９１の一方の入力に供給され、定電圧源９３ の信号が入力９２に供給される。分割ユニット９１はこれらの信号を、その振幅 が入力９２の電圧と周波数計３４から割算ユニット９１の入力に印加された電圧 の比に等しい信号に変換する。割算ユニット９１で得られた信号が反転および非 反転増幅器９６および９７の入力９４および９５のそれぞれに供給されるが、そ の大きさが増加され、増幅器９６においては符号が変化される。信号は、それか ら、増幅器９６　、９７の出力から飽和ユニット２４の制御入力４０　、４１の それぞれに印加される。入力４０　、４１における電位がスキャナーパラメータ の変動により変化し、また電流コレクタ１０９　、１１０の電位および飽和レベ ルＵ、および−Ｕ＋でも変化する。周波数が点１１３および１１４（第２２図） に対応する値ｆ３又はｆ４に到達すると（第２２図）、飽和レベルＵ。 および−Ｕ、がそれぞれＵｚ、Ｕ２およびＵ３．　Ｕ：ｌに変化する（第２２図 ）。走査周波数はまた変化し、所望の周波数ｆ、に近くなる。 指定された走査スピードおよびそれぞれの振動周波数および振幅が、抵抗器１０ ６　、１０７の電流コレクタ１０９　、１１０を適切な位置に位置決めすること により、調整され得る。 第４図および第２２図に図示の工業レーザー装置用スキャナーは下記の如く動作 する。 基本的にこのスキャナーの動作は第１図の動作と類似している。しかしながら、 飽和ユニット２４の出力２６から得られた信号が、指定された走査周波数に変化 させる周期信号発生器４２の出力４３から得られる信号に加えられる。ミラー４ は、駆動調和動作の周波数が自走周波数に同期する（ｌｏｃｋｉｎ）とき、近似 調和振動効果として良く知られている明確な、ａ÷発生器４２により指定された 周波数で振動する。 このよく知られた効果に対して、上記現象は、ミラー４およびバネ１１を有する ロッカー２を具備する振動系の自然（個有）周波数ｆｓ（第２２図）よりもかな り高い周波数ｆ、において鋸歯状動作状態にある間、起る。 第１図、第２図、第３図、第４図に図示の如く、大きな位相シフトが工業レーザ ー装置用スキャナーに要求される場合、トランスデユーサ１９の信号が微分手段 ４８の入力５０および４９（第５図）、および移相器４５の減算手段４６のそれ ぞれに供給される。手段４８は信号を微分し、伝達関数Ｗ’（ｐ）＝Ｔｐ但し、 ｐ　＝　ｄ　／　ｄ　ｔである微分演算子であり、Ｔは手段４８の時定数である 、に関連した大きさに変化させる。信号はさらに手段４８から手段４６の入力４ ７に供給され、入力４９に搬送されている信号から減じられる。 その結果信号が手段４６から第１火葬周期回路５２の入力５３に与えられる。該 非周期回路の伝達関数はＷ　（ｐ）＝Ｋｌ　／　（ｔ　＋Ｔ１　ｐ）であり、Ｋ 、は一定の因子、Ｔ、は非周期回路５２の時定数であってＴに等しい、っまりＴ 、　＝Ｔである。非周期回路５２はその信号の大きさおよび位相を変化させ、飽 和ユニット２４の入力にそれを供給する。 上述の如く、スキャナーが他の位相シフトに調節されると、マイクロプロセッサ ２９の出力３０（第２図、第３図、第４図）および３１から得られる信号が移相 器４５の入力８１（第１２図）および８２、すなわち手段４８および非周期回路 ５２のそれぞれの制御入力に供給され、それらの時定数を変化させる。それ故、 位相シフトが所望の値によって変化される。 小さな位相シフトが要求され、がっ位相が電磁石１３　、１４内でずれるとき、 トランスデユーサ１９、飽和ユニット２４および増幅器２７が第１図、第２図、 第３図、および第４図の工業レーザー装置用スキャナーにおける種々の所望の走 査周波数において訂正されなければならず、トランスデユーサ１９から得られた 信号が微分手段５９の入力６２　、６１、および訂正回路５４（第６図）の加算 手段５５に供給される。手段５９において微分された後、信号が加算手段５５の 入力５７に供給され、加算手段内で入力６１がら供給された信号に加えられる。 その結果信号が微分手段６ｏおよび加算手段５６の入力６４および６３のそれぞ れに供給される。手段６ｏにおいて微分された後、信号が加算手段５６の入力５ ８に供給され、そこで入力６３から供給された信号が加えられる。得られた信号 の振幅および位相が第１次非周期回路６６　、６８により連続的に変化させられ る。信号はそれがらさらに非周期回路６８から飽和ユニット２４の入力２５へ供 給される。非周期回路６６および６８の手段５９および６ｏの時定数は異なって 選択されるが、それらの伝達関数は前述のものと同様である。 上述のスキャナー調節の間、マイクロプロセッサ２９のそれぞれの出力（図示せ ず）からの信号が、訂正回路５４の入力８３（第１３図）、８４．８５および８ ６、すなわち手段５９　、６０および非周期回路６６　、６８のそれぞれの制御 入力に供給され、それらの時定数を変化させる。それ故、位相シフトが所望の値 に調節される。希望する位相シフトが小さく、かついくつかの動作周波数範囲が 第１図、第２図、第３図、第４図のスキャナー内において消滅されねばならない 場合、トランスデユーサ１９からの信号がフィルタ６９の微分手段７０および加 算手段７２の入カフ４および７５に供給される（第７図）。 信号は手段７０および７１において２度連続して微分されて、手段７２の入カフ ３に供給され、該手段で入カフ５から供給された信号に加えられる。その結果得 られた信号が第１次非周期回路７８の入カフ７に伝送される。この信号の振幅お よび位相が第１次非周期回路７８　、８０により連続的に変化させられる。それ からこの信号が非周期回路８０から飽和ユニット２４の入力２５へ供給される。 手段７０および７１の時定数は相互に等しくなるように選択されるが、非周期回 路７８および８０の時定数は相互に異なるべきである。 スキャナーの位相シフトが上述の如く調節されると、マイクロプロセッサ２９の それぞれの出力（図示せず）からの信号がフィルタ６９０入力８７　（第１４図 ）、８８．８９および９０、すなわち手段７０　、７１および非周期回路７８　 、８０のそれぞれの制御入力に供給され、それらの時定数を変化させる。それ故 、位相シフトが所望の値に調整される。 第１図、第２図、第３図、第４図の工業レーザー装置用スキャナーの動作が移相 ユニット２１の異なる実施例について述べられるが、この場合、異なる適用条件 が移相器４５（第５図および第１２図）、訂正回路５４（第６図および第１３図 ）、およびその動作についてはすでに上述したフィルタ６９の異なる組合せを用 いた場合に関連づけたものである。 信号が入力２２　（第８図）に印加され、移相ユニット２１の移相器４５および 訂正回路５４に連続的に供給される。後者は、移相器４５（第５図、第１２図） および訂正ユニット（第６図、第１３図）の動作に関連する上述の状態に従う信 号の位相シフトを行う。位相シフトがマイクロプロセッサ２９のそれぞれの出力 （図示せず）から制御人力８１　（第１５図）　、８２．８３．８４．８５およ び８６へ信号が提供されることにより調節される。 入力２２に印加される信号（第９図）が移相ユニット２１の移相器４５およびフ ィルタ６９に順次供給される。後者は、移相器４５（第５図、第１２図）および フィルタ（第７図、第１４図）の動作に関連づけて上述した状態の信号の位相を シフトする。位相シフトは、マイクロプロセッサ２９のそれぞれの出力（図示せ ず）から制御人力８１（第１６図”）　、８２゜８７　、８８　、８９および９ ０へ信号が印加されることにより調節される。 入力２２（第１０図）へ印加された信号が移相ユニ７）２１の訂正回路５４およ びフィルタ６９に連続的に供給される。後者は、訂正回路５４（第６図、第１３ 図）およびフィルタ６９（第７図、第１４図）の動作に関連づけて上述した状態 の信号の位相をずらす。この位相シフトは、マイクロプロセッサ２９のそれぞれ の出力（図示せず）から制御人力８３　（第１７図）　、８４，８５，８６．８ ７．８８．８９および９０への信号の提供により調節される。 入力２２　（第１１図）に供給された信号が移相ユニ７）２１の移相器４５、訂 正回路５４およびフィルタ６９に順次供給される。後者は、移相器（第５図、第 １２図）、訂正回路５４（第６図、第１３図）およびフィルタ６９（第７図、第 １４図）の動作に関連づけて上述した状態の信号の位相をずらす。この位相シフ トは、マイクロプロセッサ２９のそれぞれの出力（図示せず）から制御人力８１ 　（第１８図）　、８２゜８３　、８４　、８５　、８６　、８７　、８８　、 ８９および９０への信号を提供することにより行なわれる。 工業レーザー装置用スキャナーはまた、機械的振動を誘導する手段を備えること ができ、該手段は良く知られた電気力学的、磁気歪、圧縮空気、又は液圧振動励 起装置を用いる。 本発明は、電力消費を増加させることなく、スキャナーの最適な動作状態を達成 することを可能にする。 一方、本発明は、オペレータの参加を排除する自動装置を提供し、それにより当 該スキャナーは無人製造状況下において自動調節可能なレーザー処理システム内 に用いられ得る。 更に本発明は、高い走査周波数および低い走査周波数の両者に延びる広範囲な走 査周波数範囲、およびより広範囲の走査振幅を提供し、スキャナーの適用分野を 非常に広くする。 産業上の利用可能性 本発明は、航空機産業、自動車産業および工作機械産業上の利用分野において、 耐用性のある精密な装置およびマシン構成要素の製造に用いられ得る。金属加工 物の自動焼入れ、溶接、切断および表面熱処理にも用いられ得る。 更に本発明は、移動可能物体に取りつけられた機器を有し、スキャニングに基づ く測定技術にも用いられ得る。 Ｆｌｌ；！、　Ｉ Ｆｌｌ；！、２

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．運動可能な走査要素を収容するハウジング、該ハウジングに機械的に接続さ れた走査要素に機械的振動を誘起する手段、および少くとも２つの衝突対を具備 し、該衝突対の各個は走査要素が運動する間それらが相互に作用可能なように取 り付けられた２つの構成要素を有し、一方の構成要素が走査要素に固定され他方 の構成要素がハウジングに固定された、工業レーザー装置用スキャナーにおいて 、該スキャナーが付加的に、前記走査要素（４）の機械的振動に応答する測定ト ランスデューサ（１９）、その入力（２２）が該測定トランスデューサ（１９） に接続された移相ユニット（２１）、その入力（２５）が該移相ユニット（２１ ）の出力に接続された飽和ユニット（２４）、および、その入力が該飽和ユニッ ト（２４）に接続されその出力（２６）が前記走査要素（４）を機械的に振動さ せる前記手段（１２）に接続された電力増幅器（２７）、を具備することを特徴 とする、工業レーザー装置用スキャナー。
2. ２．また、前記移相ユニット（２１）の出力（２３）に接続された周波数計（３ ４）、および、該周波数計（３４）に接続された飽和レベル制御ユニット（３６ ）を具備し、前記飽和ユニット（２４）が前記飽和レベル制御ユニット（３６） のそれぞれの出力（３８，３９）に接続された少くとも２つの制御入力（４０， ４１）を備えたことを特徴とする、請求の範囲第１項に記載のスキャナー。
3. ３．前記飽和レベル制御ユニット（３６）が、該飽和レベル制御ユニット（３６ ）の入力（３７）としての一方の入力、および定電圧源（９３）に接続された他 方の入力を有する割算ユニット（９１）、反転直接結合増幅器（９６）、および 、非反転直接結合増幅器（９７）を具備し、該増幅器の各々の入力（９４，９５ ）が前記割算ユニット（９１）の出力に接続され、前記各増幅器の出力が前記飽 和レベル制御ユニット（３６）のそれぞれの出力（４０，４１）であることを特 徴とする、請求の範囲第２項に記載のスキャナー。
4. ４．また、前記飽和ユニット（２４）の出力（２６）に結合され、および前記電 力増幅器（２７）の入力に接続された出力（４３）を有する周期信号発生器（４ ２）を具備することを特徴とする、請求の範囲第１項に記載のスキャナー。
5. ５．前記移相ユニット（２１）が、下記の順序で独立に又は組合せられた、移相 器（４５）、訂正回路（５４）およびフィルタ（６９）から成る一群、から選択 された一つの構成系を具備することを特徴とする、請求の範囲第１項、第２項、 および第４項のいずれかに記載のスキャナー。
6. ６．前記移相ユニット（２１）が、相互に直列接続された、移相器（４５）およ び訂正回路（５４）を具備することを特徴とする、請求の範囲第５項に記載のス キャナー。
7. ７．前記移相ユニット（２１）が、相互に直列に接続された、移相器（４５）お よびフィルタ（６９）を具備することを特徴とする、請求の範囲第５項に記載の スキャナー。
8. ８．前記移相ユニット（２１）が、相互に直列接続された、訂正回路（５４）お よびフィルタ（６９）の具備することを特徴とする、請求の範囲第５項に記載の スキャナー。
9. ９．前記移相ユニット（２１）が、相互に直列接続された、移相器（４５）、訂 正回路（５４）およびフィルタ（６９）を具備することを特徴とする、請求の範 囲第５項に記載のスキャナー。
10. １０．また前記移相ユニット（２１）が少くとも２つの制御入力（３２，３３） を具備し、一方、当該スキャナーが付加的に移相制御手段（２９）を具備し、該 移相制御手段はその数が前記移相ユニット（２１）の制御入力の数に等しい出力 を有し、該出力の各々が前記移相ユニット（２１）のそれぞれの入力（３２，３ ３）に接続されていることを特徴とする、請求の範囲第１項〜第４項のいずれか に記載のスキャナー。
11. １１．前記移相器（４５）が２つの制御入力（８１，８２）を有し、該入力の各 々が前記移相制御手段（２９）のそれぞれに接続されていることを特徴とする、 請求の範囲第５項および第１０項に記載のスキャナー。
12. １２．前記訂正回路（５４）が４制御入力（８３，８４，８５，８６）を有し、 該入力の各々が前記移相制御手段（２９）のそれぞれの出力に接続されているこ とを特徴とする、請求の範囲第５項および第１０項に記載のスキャナー。
13. １３．前記フィルタ（６９）が４制御入力（８７，８８，８９，９０）を有し、 該入力の各々が前記移相制御手段（２９）のそれぞれの出力に接続されているこ とを特徴とする、請求の範囲第５項および第１０項に記載のスキャナー。
14. １４．前記移相制御手段（２９）がマイクロプロセッサであることを特徴とする 、請求の範囲第１０項に記載のスキャナー。