(57)【要約】      （修正有）【課題】ミラーの温度変化に起因するビーム位置決め精度の低下を改善し、良好なビーム位置決め特性を有するガルバノスキャナ用制御装置及びレーザ加工機を提供する。【解決手段】ミラー温度センサ５、振動周波数取得部７、及び振動抑制部１２，１３を備える。レーザ光を反射するミラーの温度をミラー温度センサにて測定し、得られたミラー温度におけるガルバノスキャナ３の振動周波数を振動周波数取得部にて求める。求めた振動周波数を振動抑制部にて減衰させる。このような構成によりミラーの温度上昇によりガルバノスキャナの振動周波数が変化した場合でも、ミラーの温度に対応した振動周波数の減衰が行われる。【選択図】図１
2010191239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を反射するミラーを回動させてレーザ光の照射位置決めを行うガルバノスキャナの制御装置であって、
上記ミラーの温度を測定するミラー温度センサと、
上記レーザ光の反射により温度変化が生じた上記ミラーの回動によるねじり振動に含まれる、上記ミラー温度センサによる測定温度における振動周波数を求める振動周波数取得部と、
上記振動周波数取得部にて求めた上記振動周波数の減衰を行う振動抑制部と、
を備えたことを特徴とするガルバノスキャナ用制御装置。
【請求項２】
上記振動抑制部は、ノッチフィルタにて構成されるフィルタ部と、上記振動周波数取得部にて求めた振動周波数をノッチ周波数に設定する振動周波数設定変更部とを有する、請求項１記載のガルバノスキャナ用制御装置。
【請求項３】
レーザ光を反射するミラーを回動させてレーザ光の照射位置決めを行うガルバノスキャナと、
請求項１又は２記載のガルバノスキャナ用制御装置と、
上記ガルバノスキャナ用制御装置の出力に応じた電流を上記ガルバノスキャナに供給する電流アンプと、を備え、
振動抑制部にて減衰された振動周波数を有する電流信号にて上記ミラーの回動制御を行うことを特徴とするレーザ加工機。
【請求項４】
上記ガルバノスキャナは、レーザ発振器が発したレーザ光を反射する第１ミラーを有する第１ガルバノスキャナと、上記第１ミラーにて反射したレーザ光を反射する第２ミラーを有する第２ガルバノスキャナとを備え、
上記ミラー温度センサは、上記第１ミラー及び上記第２ミラーの少なくとも一方に設けられ、
上記振動周波数取得部は、上記第１ミラー及び上記第２ミラーの回動によるそれぞれのねじり振動に含まれる、上記ミラー温度センサによる測定温度におけるそれぞれの振動周波数を求め、
上記振動抑制部は、上記振動周波数取得部にて求めたそれぞれの上記振動周波数の減衰を行う、請求項３記載のレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガルバノスキャナのようなビーム走査器を用いてレーザ光の位置決めを行うガルバノスキャナ用制御装置、及び該制御装置を備えたレーザ加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的なレーザ加工機として、加工対象物の所望位置へレーザ光の照射位置を移動させるガルバノスキャナを備えたものがある。即ち、上記ガルバノスキャナでは、回転軸（回動軸）の一端に、レーザ光を反射するミラーが取り付けられており、上記回転軸を駆動部にて回転駆動することで、レーザ光の照射位置を変化させる。よって上記レーザ加工機は、加工対象物に対するレーザ光の照射位置をガルバノスキャナで変化させることで上記加工対象物のレーザ加工を行う。
【０００３】
上述のようなガルバノスキャナには、加工対象物に対するレーザ光の照射位置を制御するため、上記ミラーの回動を制御するガルバノスキャナ用制御装置が接続されている。一方、ガルバノスキャナの上記回転軸に取り付けられた上記ミラー等は、慣性負荷として作用するため、ガルバノスキャナが高速動作するときには、上記回転軸にねじり振動が発生し、ガルバノスキャナが振動する場合がある。よってガルバノスキャナ用制御装置には、ねじり振動モードを安定化させるために、サーボ制御系内にノッチフィルタのようなねじり振動安定化要素が設けられ、ねじり振動の発生を防止するようにサーボ制御が行われる。
【０００４】
又、ガルバノスキャナの上記駆動部のコイルに大電流を入力すると、コイルが発熱し、これによる上記回転軸の温度上昇により当該回転軸の剛性が低下する。これに伴い、当該回転軸のねじり振動周波数も低下する現象が発生する。このような温度変化に起因するねじり振動数の変化にも対応して上記サーボ制御が可能なように、ガルバノスキャナ用制御装置には、ガルバノスキャナにおける電圧及び電流からコイルの温度を推定する温度推定部と、コイル推定温度とねじり振動周波数との対応関係を記載した固有周波数テーブルとが備わり、ガルバノスキャナ用制御装置は、これらを用いてコイル温度に対応したねじり振動周波数を求め、上記ねじり振動安定化要素の周波数設定値を変化させる。
【０００５】
このようにして、ガルバノスキャナの駆動部に備わるコイルの発熱によりミラーの回転軸のねじり振動周波数が変動しても、ねじり振動安定化要素によって、発熱に対応した周波数成分の振動は抑制される。その結果、レーザ光の照射位置決め特性の劣化を抑制できる。したがって、このようなガルバノスキャナ用制御装置を備えたレーザ加工機は、加工精度及び加工効率の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２３５４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したガルバノスキャナを備え、ミラーを操作してレーザ光の照射位置決めを行うレーザ加工機では、加工速度を高速化するため、ハイパワーのレーザ光がミラーに照射され、ミラーの回動による走査によってレーザ加工が行われる。そのため、上記コイルの温度とは独立して、ミラーの温度も上昇する。このような状況において、ミラーが鏡面とその裏面とで形状が異なる非対称構造であるときや、ミラーマウントの非対称性や、ミラーとミラーマウントとを接着する接着材の熱変形等に起因して、ミラーの温度上昇に伴い、通常、鏡面が法線方向に倒れる面倒れが発生する。
【０００８】
この面倒れが発生すると、回転軸の回転方向のイナーシャが増大し、上記回転軸の振動周波数が低下する。このようなミラー及びミラーマウントの温度上昇による振動周波数の変化は、上述したように従来行われているコイル温度の計測では検出することはできない。
したがって、上記特許文献１に開示されるような従来のレーザ加工機では、ハイパワーのレーザ加工を行った場合には、ミラー及びミラーマウントの温度上昇により、振動周波数に変化が生じ、ノッチフィルタのようなねじり振動安定化要素あるいは振動抑制フィルタにおいて予め設定されている設定値にずれが生じる。その結果、ガルバノスキャナは、ミラーの温度変化により発生した新たな振動周波数（固有振動数）にて振動を起こす。したがって、ビーム位置決め精度は低下し、レーザ加工機の加工精度も低下する。
【０００９】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、良好なビーム位置決め特性を有するガルバノスキャナ用制御装置及びレーザ加工機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の一態様におけるガルバノスキャナ用制御装置は、レーザ光を反射するミラーを回動させてレーザ光の照射位置決めを行うガルバノスキャナの制御装置であって、上記ミラーの温度を測定するミラー温度センサと、上記レーザ光の反射により温度変化が生じた上記ミラーの回動によるねじり振動に含まれる、上記ミラー温度センサによる測定温度における振動周波数を求める振動周波数取得部と、上記振動周波数取得部にて求めた上記振動周波数の減衰を行う振動抑制部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様におけるガルバノスキャナ用制御装置によれば、ミラー温度センサ、振動周波数取得部、及び振動抑制部を備える。レーザ光が反射するミラーの温度を上記ミラー温度センサにて測定し、得られたミラー温度における振動周波数を振動周波数取得部にて求める。求めた振動周波数を振動抑制部にて減衰させる。このような構成を備えたことで、ミラーの温度上昇が発生し、ガルバノスキャナの振動周波数が変化した場合でも、ミラーの温度に対応した振動周波数の減衰が行われる。したがって、ガルバノスキャナは、振動周波数で振動を起こさないように制御される。その結果、高精度なレーザ加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるガルバノスキャナ用制御装置のブロック図である。
【図２】ガルバノスキャナのミラーの温度変化による振動周波数の変化を説明するための図である。
【図３】ミラーの温度とガルバノスキャナの振動周波数との関係の一例を示すグラフである。
【図４Ａ】ガルバノスキャナの周波数特性を示すグラフである。
【図４Ｂ】図１に示す振動抑制フィルタ部の周波数特性を説明するためのグラフである。
【図５】図１に示すガルバノスキャナ用制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２におけるレーザ加工機のブロック図である。
【図７】図６に示すレーザ加工機に備わるガルバノスキャナ用制御装置のブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態３におけるレーザ加工機のブロック図である。
【図９】図８に示すレーザ加工機に備わるガルバノスキャナ用制御装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態であるガルバノスキャナ用制御装置、及び該ガルバノスキャナ用制御装置を備えたレーザ加工機について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。
【００１４】
実施の形態１．
図１には、本実施形態１におけるガルバノスキャナ用制御装置１の構成をブロック図にて示すとともに、制御されるガルバノスキャナ３、数値制御装置２、及び電流アンプ４が示されている。まず、これらについて簡単に説明する。
【００１５】
ガルバノスキャナ用制御装置１は、数値制御装置２から出力される角度指令と、ガルバノスキャナ３のロータリエンコーダ３ｃからの回転角度検出値とが一致するように、電流アンプ４に電流指令を出力する。尚、ガルバノスキャナ用制御装置１については、以下で詳しく説明する。
数値制御装置２は、ガルバノスキャナ３に備わるミラー３ｄを目標角度に位置決めするための角度指令データを格納しており、順次、角度指令データを読み出してガルバノスキャナ用制御装置１に出力する。
電流アンプ４は、ガルバノスキャナ用制御装置１から出力される電流指令に応じた電流をガルバノスキャナ３に供給する。
【００１６】
ガルバノスキャナ３は、レーザ発振器から出力されたレーザ光を加工対象物の所望位置へ照射可能とする装置であり、回転軸（回動軸）３ａと、モータ部３ｂと、ロータリエンコーダ３ｃと、ミラー３ｄと、ミラーマウント３ｅとを有する。回転軸３ａの一端には、レーザ光を反射するミラー３ｄがミラーマウント３ｅを介して取り付けられ、他端には、回転軸３ａの回転角度を検出するロータリエンコーダ３ｃが取り付けられている。このような回転軸３ａは、電流アンプ４から電流がモータ部３ｂに供給されることでモータ部３ｂが発するトルクにて回転される。尚、モータ部３ｂの構成としては、回転子側にコイル、固定子側に磁石を用いた可動コイル型モータや、回転子側に磁石、固定子側にコイルを用いた可動マグネット型モータ等がある。ロータリエンコーダ３ｃは、回転軸３ａの検出した回転角信号をパルス信号あるいはシリアル信号化して制御装置１に出力する。
このような構成により、ガルバノスキャナ３は、レーザ発振器から出力されたレーザ光を反射するミラー３ｄの角度を変化させ、加工対象物の所望位置へ照射可能とする。
【００１７】
上述のように構成されたガルバノスキャナ３では、ミラー３ｄはレーザ光を反射することから、レーザ光が照射される鏡面は、コーティングされて高い反射率及び平面度を有するように製作され、一方、ミラー３ｄの裏面は、レーザ光が照射されないので、低イナーシャ化のため、一般には削られている。このような裏面の切削により、ミラー３ｄは構造的に非対称構造となり、熱変形が生じ易い。又、ミラーマウント３ｅとミラー３ｄとは接着材で固定されており、ミラーマウント３ｅと回転軸３ａとは、ネジ締めで固定可能な構造となっている。よってミラーマウント３ｅも非対象構造になっている場合もあり、また、接着材の熱変形の影響で、ミラー３ｄの取り付け角度が温度変化に伴い変化する場合も生じる。
【００１８】
一方、ミラー３ｄ及びエンコーダ３ｃは慣性負荷として作用することから、モータ部３ｂにより回転軸３ａが高速駆動されると、回転軸３ａにはねじり振動が発生する。回転軸３ａは、図４Ａに示すようなねじり振動の周波数特性を有し、この周波数特性には、振動周波数（固有振動数）が含まれる。このように、回転軸３ａつまりガルバノスキャナ３は、振動周波数（固有振動数）を有し、ガルバノスキャナ３は振動周波数にて振動する。このような振動が発生すると、ミラー３ｄの位置が変位し加工対象物へのレーザ光の照射位置が変位することから、振動周波数は低減させる必要がある。
【００１９】
さらに、ミラー３ｄへのレーザ光の照射によりミラー３ｄの温度が変化すると、上述のようにミラー３ｄの熱変形や取り付け角度の変化が発生し、慣性負荷が変化する。よって、回転軸３ａつまりガルバノスキャナ３の振動周波数に変化が生じる。したがって、ミラー３ｄの温度変化を検出し、検出温度に対応した振動周波数を求めてこれを低減することは、加工対象物へのレーザ光の照射位置精度を高めるために重要となる。
【００２０】
そこで本実施形態のガルバノスキャナ用制御装置１では、振動周波数の変化を検出するために、レーザ光の照射により温度変化が生じるミラー３ｄの温度を計測するためのミラー温度センサ５を備え、該ミラー温度センサ５をミラー３ｄの裏面に接着している。ミラー温度センサ５は、ミラー３ｄの温度信号を制御装置１に出力する。尚、ミラー温度センサ５は、熱電対やサーミスタのような接触型センサや、あるいは、放射温度センサのような非接触型温度センサ等を用いる。よって、本実施形態では、ミラー３ｄの裏面にミラー温度センサ５を設けているが、ミラー３ｄの裏面に非接触な状態でミラー温度センサ５を設置することも可能である。
【００２１】
尚、図１では、上記ミラー温度センサ５が制御装置１の構成要素であることを明確に示すため、実際の取り付け位置であるミラー３ｄの黒丸部分から引き出す形ではなく、ガルバノスキャナ制御装置１の一部に配置する形で示した。図７、図９においても同様である。
【００２２】
ガルバノスキャナ用制御装置１は、基本的構成部分として、ミラー温度センサ５の他に、振動周波数取得部７、振動抑制フィルタ部１２、及び振動周波数設定変更部１３を備え、本実施形態ではさらに、温度センサ信号処理部６、エンコーダ信号処理部８、角速度計算部９、位置制御部１０、及び角速度制御部１１を備えている。尚、振動抑制フィルタ部１２、及び振動周波数設定変更部１３にて振動抑制部を構成する。
【００２３】
温度センサ信号処理部６は、ミラー温度センサ５からの検出信号を入力し、ミラー３ｄの温度検出値を振動周波数取得部７へ出力する。
【００２４】
振動周波数取得部７は、温度センサ信号処理部６から供給された温度検出値におけるガルバノスキャナ３、詳しくはガルバノスキャナ３の回転軸３ａの振動周波数を求めて出力する。求め方について以下に具体的に説明する。
まず、ガルバノスキャナ３つまり回転軸３ａの周波数特性の一例を図２に示す。本周波数特性は、ガルバノスキャナ３の電流からエンコーダ３ｃで検出される回転角速度までの伝達特性であり、レーザ光照射前のミラー３ｄの温度Ｔ０での特性と、レーザ光照射後の、温度上昇した温度Ｔ１での特性とを示している。又、Ｆｋ０は、ミラー温度Ｔ０のときの回転軸３ａの振動周波数（固有振動数）であり、Ｆｈ０は、ミラー温度Ｔ０のときの反共振周波数である。また、Ｆｋ１は、ミラー３ｄの温度が上昇して温度Ｔ１となったときの振動周波数（固有振動数）であり、Ｆｈ１は、ミラー温度Ｔ１のときの反共振周波数である。尚、本周波数特性は、ＦＦＴアナライザ等を使って計測する。図２から明らかなように、ミラー３ｄの温度が上昇すると、振動周波数は低下する。
【００２５】
又、図３はミラー３ｄの温度と、上記振動周波数との関係の一例を示している。ミラー温度Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２における各振動周波数は、Ｆｋ０、Ｆｋ１、Ｆｋ２である。これらの関係から、ミラー温度Ｔｘと振動周波数Ｆｋｘとの関係式は、例えば２次関数を用いると下記（１）式のようになる。
【００２６】
Ｆｋｘ  ＝  ａ２・Ｔｘ２  ＋ａ１・Ｔｘ  ＋ａ０            （１）
【００２７】
ここで、Ｔｘは、ミラー３ｄの温度、Ｆｋｘは、ミラー温度がＴｘのときの振動周波数の計算値である。尚、ａ０、ａ１、ａ２は、ミラー温度Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２と振動周波数Ｆｋ０、Ｆｋ１、Ｆｋ２とから求めた２次関数の係数である。
【００２８】
振動周波数取得部７は、本実施形態では、例えば上記（１）式のような計算式を用いて、温度センサ信号処理部６にて得られたミラー３ｄの温度における、ガルバノスキャナ３つまり回転軸３ａの振動周波数を計算し、振動周波数設定変更部１３へ出力する。
尚、温度センサ信号処理部６にて得られたミラー３ｄの温度に対応した振動周波数の取得方法は、上記（１）式に基づくものに限定されず、１次関数や高次関数を用いても良いし、上記温度と振動周波数との関係を記載したテーブルを用いても良い。
【００２９】
エンコーダ信号処理部８は、ガルバノスキャナ３に備わるロータリエンコーダ３ｃからの角度信号を入力し、回転軸３ａの角度検出値を、位置制御部１０及び角速度計算部９へ出力する。
角速度計算部９は、エンコーダ信号処理部８から供給された角度検出値を微分して角速度検出値を求め、求めた角速度検出値を角速度制御部１１へ出力する。
【００３０】
位置制御部１０は、数値制御装置２が出力する角度指令と、エンコーダ信号処理部８が出力する角度検出値とが供給され、上記角度指令と上記角度検出値との差が０になるように、位置制御計算（比例及び積分計算）を行い、角速度指令を角速度制御部１１へ出力する。
角速度制御部１１は、角速度計算部９から供給される角速度検出値と、位置制御部１０から供給される角速度指令との差が０になるように、角速度制御計算（比例積分計算）を行い、電流指令を振動抑制フィルタ部１２及び振動周波数設定変更部１３へ出力する。
【００３１】
振動抑制フィルタ部１２は、上記電流指令から、ガルバノスキャナ３つまり回転軸３ａの振動周波数成分を減衰させるフィルタであり、本実施形態では例えば図４Ｂに示すような周波数特性を有するノッチフィルタを用いる。図４Ａは、ガルバノスキャナ３、詳しくは回転軸３ａの周波数特性の一例を示しており、振動周波数（固有振動数）をＦｋｘとする。このような場合に、ノッチフィルタは、図４Ｂに示す周波数特性を有するものを用い、ノッチ周波数をＦｋｘに一致させる。尚、ノッチフィルタの伝達関数の一例を下記（２）式に示す。
【００３２】
【数１】
2010191239.tif 000003
【００３３】
ここで、ω０はノッチ角周波数、ωｂはノッチフィルタのバンド幅であり、単位はrad/secである。また、Ｓはラプラス演算子である。
【００３４】
図４Ｂに示すようなノッチフィルタの周波数は、下記の（３）式及び（４）式のようなω０、ωｂを設定する。
【００３５】
【数２】
2010191239.tif 000004
【００３６】
【数３】
2010191239.tif 000005
【００３７】
振動周波数設定変更部１３は、振動周波数取得部７で計算した振動周波数Ｆｋｘを振動抑制フィルタ部１２に設定して、振動抑制フィルタ部１２におけるノッチ周波数を変更する。設定するタイミングは、振動抑制フィルタ部１２の入、出力信号が、双方ともほぼ０付近になったと判断した場合に設定する。
このように振動抑制フィルタ部１２の振動周波数設定値を、ミラー温度センサ５で検出されたミラー３ｄの温度に対応した振動周波数に変更することで、振動抑制フィルタ部１２の出力信号が不連続に変化することを防止できる。
【００３８】
以上の構成によれば、振動抑制フィルタ部１２から電流アンプ４へ出力される電流指令は、ミラー温度センサ５で検出されたミラー３ｄの温度における回転軸３ａの振動周波数が減衰された信号となる。したがって、ガルバノスキャナ３が上記振動周波数で振動することはなく、ガルバノスキャナ３のミラー３ｄについて良好な制御が可能となる。尚、振動抑制フィルタ部１２の電流指令出力は、ＤＡコンバータなどを用いて電流アンプ４に出力される。
【００３９】
尚、ガルバノスキャナ用制御装置１は、マイクロプロセッサで実行するデジタル制御系であり、プログラムで記述されており、一定のサンプリング時間間隔で処理動作が行われる。
【００４０】
次に、以上説明したように構成されたガルバノスキャナ用制御装置１の動作について、図５を参照して以下に説明する。本処理は、上述のように一定時間間隔で起動される。
【００４１】
まずステップＳ１では、数値制御装置２から、ガルバノスキャナ３の回転軸３ａの角度指令を入力する。この角度指令は、ミラー３ｄの鏡面でレーザ光を反射させて、加工対象物におけるレーザ光の位置決めを行う際のレーザ光の位置に対応した角度指令であり、数値制御装置２内で計算され、ガルバノスキャナ用制御装置１へ出力される。
【００４２】
次に、ガルバノスキャナ３つまり回転軸３ａにおける角度信号は、エンコーダ部３ｃからパルス信号やシリアル信号にてエンコーダ信号処理部８へ伝送され、ステップＳ２において、エンコーダ信号処理部８は、上記信号を角度検出値に変換する。
次のステップＳ３では、角速度計算部９にて上記角度検出値の微分計算が行なわれ、角速度検出値が求められる。また、ミラー３ｄの温度を計測するミラー温度センサ５から電圧で温度信号が温度センサ信号処理部６のＡ／Ｄコンバータに入力される。温度センサ信号処理部６は、信号処理して、温度検出値に変換する（ステップＳ４）。
【００４３】
ステップＳ５において、上記温度検出値は、振動周波数取得部７にて、ミラー３ｄの温度に対応した、ガルバノスキャナ３詳しくは回転軸３ａの振動周波数に、上記（１）式を用いて計算される。計算された振動周波数は、振動周波数設定変更部１３に送出される（ステップＳ５）。振動周波数設定変更部１３は、供給された振動周波数を振動抑制フィルタ部１２のノッチ周波数に設定する。ここで振動周波数設定変更部１３は、振動抑制フィルタ部１２の入力、出力がほぼ０になっているかどうかを判断し、ほぼ０になっている場合には、振動抑制フィルタ部１２の周波数設定値を変更可能と判断し、ステップＳ７へ分岐する。一方、ほぼ０になっていない場合には、ステップＳ８へ分岐する（ステップＳ６）。
【００４４】
ステップＳ７では、振動周波数設定変更部１３により、振動周波数取得部７で求めた振動周波数を振動抑制フィルタ部１２の振動周波数設定値（ノッチ周波数）に設定変更する。
また、位置制御部１０では、数値制御装置２から供給される角度指令と、エンコーダ信号処理部８で求められ供給される角度検出値とに基づいて、位置制御演算が行われ、角速度指令が出力される（ステップＳ８）。
角速度制御部１１では、位置制御部１０から供給される角速度指令と、角速度計算部９で計算され供給される角速度検出値とを用いて角速度制御計算が行なわれ、電流指令が出力される（ステップＳ９）。
【００４５】
次のステップＳ１０では、振動抑制フィルタ部１２は、角速度制御部１１から供給された電流指令から振動周波数成分を抑制するノッチフィルタ等のフィルタリング処理を行い、ステップＳ１１にて、電流アンプ４に電流指令として出力する。このとき抑制される振動周波数成分は、振動周波数設定変更部１３から設定されるように、レーザ光反射により温度変化したミラー３ｄの温度に対応した振動周波数成分である。
尚、電流アンプ４へは、ＤＡ変換を用いてアナログ信号で伝送するか、シリアル信号に変換して伝送する。
【００４６】
このようにガルバノスキャナ用制御装置１では、ミラー３ｄの温度がレーザ光によって上昇し、ガルバノスキャナ３詳しくは回転軸３ａの振動周波数に変化が生じ振動抑制フィルタ部１２の振動周波数設定値にずれが生じるような場合でも、ミラー３ｄの温度に対応して振動抑制フィルタ部１２の振動周波数設定値を変更することから、常に良好なミラー３ｄの位置決め制御、ひいては加工対象物へのレーザ光の位置決め制御を行うことが可能である。
【００４７】
実施の形態２．
本実施形態では、実施の形態１で説明したガルバノスキャナ用制御装置１等を備えたレーザ加工機について説明する。図６は、本実施の形態におけるレーザ加工機５１の構成を示している。レーザ加工機５１は、ＸＹテーブル装置２５に備わり互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能なＸＹテーブルに載置された加工対象物２６に対してレーザ光を位置決めして照射し加工対象物２６のレーザ加工を行う装置である。このようなレーザ加工機５１は、基本的構成部分として、実施の形態１で説明したガルバノスキャナ用制御装置１、ガルバノスキャナ３、及び電流アンプ４を備え、本実施形態ではさらに、上述のＸＹテーブル装置２５の他に、数値制御装置２０と、レーザ発振器２１と、ベンドミラー２３及びｆθレンズ２４を含む光学系とを備える。
【００４８】
又、加工対象物２６に対するレーザ光の照射位置をＸ軸及びＹ軸方向に移動させるため、ガルバノスキャナ３は、Ｘ軸方向用ガルバノスキャナ３Ｘ、及びＹ軸方向用ガルバノスキャナ３Ｙにて構成される。これに対応して、ガルバノスキャナ用制御装置１も、Ｘ軸方向用ガルバノスキャナ３Ｘ用の制御装置１Ｘ、及びＹ軸方向用ガルバノスキャナ３Ｙ用の制御装置１Ｙから構成され、電流アンプ４も、Ｘ軸方向用ガルバノスキャナ３Ｘ用の電流アンプ４Ｘ、及びＹ軸方向用ガルバノスキャナ３Ｙ用の電流アンプ４Ｙから構成される。又、ミラー温度センサ５についても、本実施形態では、Ｘ軸方向用ガルバノスキャナ３Ｘのミラー３ｄの温度を測定するミラー温度センサ５Ｘ、及びＹ軸方向用ガルバノスキャナ３Ｙのミラー３ｄの温度を測定するミラー温度センサ５Ｙから構成される。
尚、図６に示すレーザ加工機５１において、Ｘ軸は紙面の左右方向、Ｙ軸は紙面に対して垂直方向としている。
【００４９】
Ｘ軸方向用ガルバノスキャナ３Ｘ、Ｙ軸方向用ガルバノスキャナ３Ｙ、制御装置１Ｘ、及び制御装置１Ｙの各構成について、図７にブロック図にて示している。ブロック図にて示された各構成部分に関する説明は、実施の形態１にて説明した内容に同じであるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００５０】
数値制御装置２０は、レーザ発振器２１、制御装置１Ｘ、制御装置１Ｙ、及びＸＹテーブル装置２５の制御を行う装置であり、レーザ発振器２１に対してレーザ照射指令を送出し、制御装置１Ｘ及び制御装置１Ｙに対して角度指令を送出し、ＸＹテーブル装置２５に対して位置決め指令を送出する。
【００５１】
ガルバノスキャナ３Ｘ、３Ｙにおいて、それぞれのミラー３ｄ、３ｄの回転軸３ａ，３ａは、互いに直交するように配置されている。よって、レーザ発振器２１から照射されたレーザ光２２は、２つのベンドミラー２３を経て、ガルバノスキャナ３Ｘのミラー３ｄの鏡面に反射し、次にガルバノスキャナ３Ｙのミラー３ｄの鏡面を反射した後、ｆθレンズ２４に入射してレーザ光が絞られ、加工対象物２６に照射される。このような構成において、ガルバノスキャナ３Ｘを駆動すると、レーザ光は加工対象物２６上でＸ軸方向に、ガルバノスキャナ３Ｙを駆動すると、加工対象物２６上でＹ軸方向に、レーザ光の照射位置が移動する。このように２台のガルバノスキャナ３Ｘ、３Ｙを用いると、加工対象物２６のＸ軸方向及びＹ軸方向にレーザ光２２を位置決めすることが可能となる。又、ガルバノスキャナ３Ｘ、３Ｙのミラー３ｄ、３ｄの裏面には、実施の形態１と同様に、ミラー温度センサ５Ｘ，５Ｙが接着されており、温度信号はそれぞれ制御装置１Ｘ、１Ｙに伝送される。
【００５２】
上述のように２台のガルバノスキャナ３Ｘ、３Ｙにより、加工対象物２６上にレーザ光を走査できるが、走査範囲が狭いことから、ＸＹテーブル装置２５を用いて、加工対象物をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させて、より広い加工範囲へのレーザ加工を可能にしている。
尚、ＸＹテーブル装置２５は、ＸＹテーブル制御装置、ＸＹテーブル駆動用パワーアンプ、ＸＹテーブル駆動用モータ、及びＸＹテーブルから構成されており、ＸＹテーブル上に加工対象物２６を固定し、数値制御装置２０の位置指令によって、ＸＹテーブル装置２５を駆動し加工対象物２６を位置決めする。
【００５３】
以上のように構成されるレーザ加工機５１における動作について以下に説明する。
数値制御装置２０は、加工対象物２６上にレーザ加工するための加工座標が記載された加工プログラムを有する。この加工プログラムに従い、数値制御装置２０は、ＸＹテーブル装置２５に位置指令を出力し、加工対象物２６を所定の位置に位置決めするとともに、ガルバノスキャナ３Ｘ、３Ｙのミラー３ｄ、３ｄを位置決めするために制御装置１Ｘ、１Ｙにそれぞれ角度指令を出力する。この角度指令は、加工対象物２６上のレーザ加工位置に対応した角度指令が数値制御装置２０内で計算される。
【００５４】
ＸＹテーブル装置２５、及びガルバノスキャナ３Ｘ、３Ｙのミラー３ｄ、３ｄの位置決めが完了した後、数値制御装置２０は、レーザ発振器２１にレーザ発振指令を出力し、レーザ発振器２１からレーザ光２２が照射される。レーザ光２２は、ベンドミラー２３、ガルバノスキャナ３Ｘ、３Ｙのミラー３ｄ、３ｄ、fθレンズ２４を経由して、加工対象物２６に照射される。
【００５５】
このとき、レーザ光２２は、ガルバノスキャナ３Ｘ、３Ｙのミラー３ｄ、３ｄにも照射されているので、ハイパワーのレーザ光を長時間照射した場合には、ミラー３ｄ、３ｄの温度が上昇する。該温度変化は、各ミラー３ｄ、３ｄの裏面にそれぞれ設けられているミラー温度センサ５Ｘ，５Ｙにて検出される。検出された各温度は、それぞれ対応するガルバノスキャナ用制御装置１Ｘ、１Ｙの温度センサ信号処理部６，６にそれぞれ供給される。以後、各ガルバノスキャナ用制御装置１Ｘ，１Ｙは、実施の形態１にて説明したように、各温度信号に基づいて各振動抑制フィルタ部１２、１２の振動周波数設定値をそれぞれ補正し、電流アンプ４Ｘ、４Ｙを介してガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙにおける各ミラー３ｄ、３ｄの回動を制御する。
【００５６】
このように本実施形態におけるレーザ加工機５１は、ガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙにおける各ミラー３ｄ、３ｄの温度に対応して振動抑制フィルタ１２，１２の振動周波数設定値を変更する。よって、各ミラー３ｄ、３ｄの温度がレーザ光によって上昇し、ガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙ、詳しくは回転軸３ａ，３ａの各振動周波数が変化した場合でも、ガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙが振動周波数で振動を起こすことを防止できる。よって、各ミラー３ｄ、３ｄに対して常に良好な位置決め制御を行うことができ、ひいては良好なレーザ加工を実現することができる。
【００５７】
尚、実施の形態１に記載した変形例については、本実施の形態２のレーザ加工機５１に対しても適用可能である。
【００５８】
実施の形態３．
上述の実施形態２におけるレーザ加工機５１では、ガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙの各ミラー３ｄ、３ｄの裏面にそれぞれミラー温度センサ５、５を接着した構成を採っている。これに対し本実施の形態３のレーザ加工機５２では、ガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙのミラー３ｄ、３ｄのいずれか一方にミラー温度センサ５を装着する構成を採る。レーザ加工機５２におけるその他の構成は、レーザ加工機５１の構成に同じであり、ここでの説明は省略する。
【００５９】
図８には、本実施の形態３におけるレーザ加工機５２の構成を示し、図９には、Ｘ軸方向用ガルバノスキャナ３Ｘ、Ｙ軸方向用ガルバノスキャナ３Ｙ、制御装置１Ｘ、及び制御装置１Ｙの各構成についてブロック図にて示している。これらの図に示すように、本実施形態では、ガルバノスキャナ３Ｙのみにおけるミラー３ｄの裏面にミラー温度センサ５を取り付けている。但し、このミラー温度センサ５から得られた温度信号は、ガルバノスキャナ用制御装置１Ｘ、１Ｙのそれぞれに伝送され、ガルバノスキャナ用制御装置１Ｘ、１Ｙにおいてそれぞれの振動周波数を求めるためのミラー温度として用いられる。
【００６０】
上記ミラー温度を用いたこれ以後の動作、つまり、各振動抑制フィルタ部１２、１２の振動周波数設定値をそれぞれ補正し、電流アンプ４Ｘ、４Ｙを介してガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙにおける各ミラー３ｄ、３ｄの回動を制御し、加工対象物２６のレーザ加工を行う動作は、上述の各実施の形態１，２における説明に同じである。
【００６１】
本実施形態のように、ガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙのいずれか一方のみのミラー３ｄにミラー温度センサ５を装着し他方のガルバノスキャナのミラーへの装着を省略可能となる条件は、ガルバノスキャナ３Ｘ、３Ｙのミラー３ｄ、３ｄがほぼ同等の反射率を有し、かつレーザ光２２の大半が鏡面に照射されるように設計されていることである。本実施形態の構成は、このような条件に合致するので、ガルバノスキャナ３Ｘのミラー３ｄと、ガルバノスキャナ３Ｙのミラー３ｄとの発熱量は、ほぼ同等になる。よって、ガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙのいずれか一方におけるミラー３ｄの温度を計測することで、他方のミラー３ｄの温度は、計測温度とほぼ同じと考えて、制御装置１Ｘ及び制御装置１Ｙの各振動周波数取得部７、７での計算に用いることが可能となる。
【００６２】
又、ミラーの反射率がガルバノスキャナ３Ｘのミラー３ｄと、ガルバノスキャナ３Ｙのミラー３ｄとで多少相違する場合でも、両者の発熱量は、ほぼ比例関係になる。よって、振動周波数取得部７にて用いられる上記（１）式のような計算式に補正ゲインを乗じるだけの修正を行うことで、ガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙのそれぞれに対応して対処することが可能である。
【００６３】
又、本実施形態では、上述のようにガルバノスキャナ３Ｙのミラー３ｄの温度を制御装置１Ｘ、１Ｙへの温度信号として用いた場合を説明したが、ガルバノスキャナ３Ｘのミラー３ｄの温度を制御装置１Ｘ、１Ｙへの温度信号として用いてもよい。
又、本実施形態では、ミラー３ｄの温度計測を接触型温度センサで行っているが、非接触型温度センサを用いても良い。
【００６４】
このように本実施の形態３のレーザ加工機５２によれば、実施の形態１，２の場合と同様に、ミラー３ｄの温度変化に対応してガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙのミラー３ｄ、３ｄの回動制御ができ、良好なレーザ加工が実現でき、さらに、２つのミラー３ｄの内、いずれか一方のみにミラー温度センサ５を設けることから、実施の形態２のレーザ加工機５１に比べて、温度センサに要するコストを低減することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１、１Ｘ、１Ｙ  ガルバノスキャナ用制御装置、３、３Ｘ、３Ｙ  ガルバノスキャナ、
３ｄ  ミラー、４、４Ｘ、４Ｙ  電流アンプ、５、５Ｘ、５Ｙ  ミラー温度センサ、
７  振動周波数取得部、１２  振動抑制フィルタ部、１３  振動周波数設定変更部、
２１  レーザ発振器、５１，５２  レーザ加工機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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