(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器から発振されたレーザ光を集光して被加工物に照射する加工レンズと、
前記加工レンズを保持するレンズホルダと、
前記レンズホルダを、静圧空気軸受けを用いて浮上させ、かつ前記レンズホルダを、前記レンズホルダの主面と平行な平面内に配置された電磁石により前記加工レンズの主面と平行な平面内で駆動するアクチュエータと、
前記レンズホルダの位置を測定する変位計と、
各前記電磁石へ流す電流が等しい状態で前記レンズホルダが停止する電気的な中心位置を検出するとともに、前記変位計を用いて測定されたレンズホルダの位置に基づいて前記レンズホルダの中心位置である測定中心位置を検出する信号処理装置と、
を備え、
前記信号処理装置は、前記レンズホルダの電気的な中心位置と前記測定中心位置との間の位置ずれ量を算出するとともに、前記位置ずれ量を補正した位置に前記レンズホルダが移動するよう前記アクチュエータに電流を流すことを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
前記変位計は、複数の方向から前記レンズホルダの位置を測定するよう複数の位置に配置され、
前記信号処理装置は、前記複数の方向から測定されたレンズホルダの位置に基づいて、前記測定中心位置を検出することを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは、各前記加工レンズの主面と平行な平面内の駆動方向に対して複数の位置で前記レンズホルダを駆動し、
前記変位計は、前記レンズホルダの主面と平行な平面内の測定方向から前記レンズホルダの位置を測定し、かつ１つの測定方向から複数の位置で前記レンズホルダの位置を測定するよう複数配置され、
前記信号処理装置は、１つの測定方向に対して複数の位置で測定されたレンズホルダの位置に基づいて、前記レンズホルダの主面の中心を通りかつ前記レンズホルダの主面に垂直な軸を回転軸とした回転方向での、前記レンズホルダに配置された磁性体の面の前記電磁石に対する回転方向の位置ずれ量を算出し、前記回転方向の位置ずれ量を補正した位置に前記レンズホルダが移動するよう前記アクチュエータに電流を流すことを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ駆動装置。
【請求項４】
レーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器から発振されたレーザ光を反射させる反射ミラーと、
前記反射ミラーによって導かれてきたレーザ光を集光して被加工物に照射する加工レンズと、
前記加工レンズを保持するレンズホルダと、
前記レンズホルダを、静圧空気軸受けを用いて浮上させ、かつ前記レンズホルダを、前記レンズホルダの主面と平行な平面内に配置された電磁石により前記加工レンズの主面と平行な平面内で駆動するアクチュエータと、
前記レンズホルダの位置を測定する変位計と、
各前記電磁石へ流す電流が等しい状態で前記レンズホルダが停止する電気的な中心位置を検出するとともに、前記変位計を用いて測定されたレンズホルダの位置に基づいて前記レンズホルダの中心位置である測定中心位置を検出する信号処理装置と、
を備え、
前記信号処理装置は、前記レンズホルダの電気的な中心位置と前記測定中心位置との間の位置ずれ量を算出するとともに、前記位置ずれ量を補正した位置に前記レンズホルダが移動するよう前記アクチュエータに電流を流すことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項５】
前記加工レンズを出てきたレーザ光を前記被加工物に出射する加工ノズルを有した加工ヘッドをさらに備え、
前記加工ヘッドは、レーザ加工を行う際に用いるアシストガスを前記加工ノズルを介して前記被加工物に供給することを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズホルダへの駆動電流に基づいて検出されたレンズホルダの中心位置と、変位計を用いて検出されたレンズホルダの中心位置との間の位置ずれ量を補正するレンズ駆動装置およびレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加工ガスを用いたレーザ加工装置は、加工ガスを噴出する加工ノズルのノズル軸中心とレーザビームの光軸中心を偏芯させることにより、レーザビームの光軸を加工ノズルの開口中心よりも加工進行方向に片寄らせている。これにより、レーザ加工によって生じる溶融物の流れ方向やスパッタ付着領域を制御することができ、高品質な切断加工を可能としている。
【０００３】
加工ノズルのノズル軸中心とレーザビームの光軸中心を偏芯させる偏芯方法としては、加工ノズルの駆動装置である２つの駆動モータを用いて、加工ノズルを移動させる方法がある。例えば、加工ノズルを、レーザビームに直交する平面上の任意の位置へ移動させる方法、あるいは加工ノズルを、レーザビーム光軸を法線とした曲面上の任意の位置へ移動する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、特許文献２に記載の偏芯方法では、レーザビーム光軸に対する加工ノズル中心の偏心量を、加工するワークの材質、板厚などに応じて予め設定している。そして、駆動モータによって、加工ノズルをハウジングごと回転させることにより、加工方向と偏心方向を維持している。
【０００５】
また、特許文献２に記載の偏芯方法では、偏心方向、偏心量を、駆動モータに備えられたエンコーダによって検出し、ＮＣで制御している。さらに、特許文献３に記載の偏芯方法では、ミラー、加工レンズを、小型モータを用いてクランク機構により揺動している。そして、特許文献１〜３の偏芯方法では、例えば、レンズを駆動するために電磁石と磁性体ターゲット材を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３２８７１１２号公報（段落「０００９」、図１〜図４）
【特許文献２】特開平１１−９０６６３号公報（段落「０００８」〜「００１５」、図３、図４）
【特許文献３】特開平５−１６９２８５号公報（段落「００１０」、「００１１」、図１〜図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記第１〜第３の従来技術では、電磁石に電流を流した際に発生する力が、電磁石と磁性体ターゲット材との間の距離によって非線形で変化する。このため、レンズを駆動するアクチュエータを安定して動作させるためには、レンズホルダへの駆動電流に基づいて算出されたレンズホルダの電気的な中心位置と、変位計によって測定されたレンズホルダの中心位置とが一致していることが望ましい。しかしながら、電磁石と変位計の位置決め精度によっては、電気的な中心位置と変位計から得られる中心位置とは必ずしも一致しないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電気的な中心位置と変位計から得られる中心位置との間の位置ずれ量を補正することができるレンズ駆動装置およびレーザ加工装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レーザ発振器から発振されたレーザ光を集光して被加工物に照射する加工レンズと、前記加工レンズを保持するレンズホルダと、前記レンズホルダを、静圧空気軸受けを用いて浮上させ、かつ前記レンズホルダを、前記レンズホルダの主面と平行な平面内に配置された電磁石により前記加工レンズの主面と平行な平面内で駆動するアクチュエータと、前記レンズホルダの位置を測定する変位計と、各前記電磁石へ流す電流が等しい状態で前記レンズホルダが停止する電気的な中心位置を検出するとともに、前記変位計を用いて測定されたレンズホルダの位置に基づいて前記レンズホルダの中心位置である測定中心位置を検出する信号処理装置と、を備え、前記信号処理装置は、前記レンズホルダの電気的な中心位置と前記測定中心位置との間の位置ずれ量を算出するとともに、前記位置ずれ量を補正した位置に前記レンズホルダが移動するよう前記アクチュエータに電流を流すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電気的な中心位置と変位計から得られる中心位置との間の位置ずれ量を補正することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１に係るレーザ加工装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係るアクチュエータの上面図である。
【図３】図３は、図２に示したアクチュエータのａａ断面図である。
【図４】図４は、電磁石の構成を示す図である。
【図５】図５は、変位計から得られる測定中心位置と電気的な中心位置との間の位置ずれ量を算出する処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、実施の形態２に係るアクチュエータの上面図である。
【図７】図７は、実施の形態３に係るアクチュエータの上面図である。
【図８】図８は、実施の形態４に係るアクチュエータの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明に係るレンズ駆動装置およびレーザ加工装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るレーザ加工装置の構成を示す図である。レーザ加工装置１００は、レーザ発振器１と、反射ミラー３と、加工ヘッド５と、アシストガス供給源６と、アシストガスのガス路７と、数値制御装置８と、信号処理装置１０と、を備えている。
【００１４】
アシストガス供給源６は、加工ヘッド５に送るアシストガスを格納しており、アシストガスをガス路７に送出する。ガス路７は、アシストガス供給源６から送られてくるアシストガスを、加工ヘッド５に入れる。
【００１５】
レーザ発振器１は、レーザ光２を出力する。反射ミラー３は、レーザ光２を所定方向（加工ヘッド５側）へ反射して偏向させる。加工ヘッド５は、電磁アクチュエータであるアクチュエータ（レンズ駆動機構）９Ｘと加工レンズ４と加工ノズル１７とを有している。
【００１６】
アクチュエータ９Ｘは、加工レンズ４の位置を制御する。アクチュエータ９Ｘは、後述するアクチュエータ９Ａ〜９Ｄの何れかである。加工レンズ４は、反射ミラー３によって導かれてきたレーザ光２を集光する。加工ノズル１７は、加工レンズ４によって集光されたレーザ光２を被加工物１８に照射し、アシストガスを被加工物１８に供給する。このように、加工ヘッド５は、加工レンズ４によって集光されたレーザ光２（被加工物１８の集光位置）に対しアシストガスを供給する。
【００１７】
また、アクチュエータ９Ｘは、後述するレンズホルダ１１Ｐと後述する変位計１４とを、具備している。レンズホルダ１１Ｐは、加工レンズ４を保持する。アクチュエータ９Ｘは、レンズホルダ１１Ｐを移動させることにより、加工レンズ４を移動させる。変位計１４は、レンズホルダ１１Ｐの位置を検出する。
【００１８】
数値制御装置８は、レーザ加工に関する加工条件等を設定する。数値制御装置８は、加工条件や信号処理装置１０から送られてくる情報などに基づいて、レーザ発振器１と信号処理装置１０を制御する。信号処理装置１０は、数値制御装置８およびアクチュエータ９Ｘに接続されている。信号処理装置１０は、アクチュエータ９Ｘに対し、加工レンズ４を移動させる電流（レンズホルダ１１Ｐの駆動電流）を流す。
【００１９】
信号処理装置１０は、アクチュエータ９Ｘに流す駆動電流に基づいて、レンズホルダ１１Ｐの電気的な中心位置を算出する。レンズホルダ１１Ｐの電気的な中心位置は、レンズホルダ１１Ｐが各電磁石（後述する電磁石１２）から受ける力が等しくなる位置であり、各電磁石へ流す電流が等しい状態でレンズホルダ１１Ｐが停止する位置である。
【００２０】
信号処理装置１０は、変位計１４によって測定されたレンズホルダ１１Ｐの位置に基づいて、レンズホルダ１１Ｐの中心位置（以下、測定中心位置という）を検出する。また、信号処理装置１０は、レンズホルダ１１Ｐの電気的な中心位置と測定中心位置との間の位置ずれ量を算出する。信号処理装置１０は、レンズホルダ１１Ｐの電気的な中心位置と測定中心位置との間の位置ずれ量を補正するため、加工レンズ４を駆動する電流を補正する。換言すると、信号処理装置１０は、位置ずれ量を補正した位置にレンズホルダ１１Ｐが移動するようアクチュエータ９Ａに電流を流す。
【００２１】
図２は、実施の形態１に係るアクチュエータの上面図である。本実施の形態では、アクチュエータ９Ｘの一例であるアクチュエータ９Ａの構成について説明する。アクチュエータ９Ａは、概略三角形の主面を有したレンズホルダ１１Ｐと、３つの電磁石１２と、３つの磁性体ターゲット材１３と、３つの変位計１４と、概略三角環状の主面を有した外枠部２１Ｐと、を含んで構成されている。
【００２２】
外枠部２１Ｐは、概略三角状の外環部（外周部）と概略三角状の内環部（内周部）とで挟まれた環状部材で構成されている。外枠部２１Ｐは、概略三角環状の内側（内環部）でレンズホルダ１１Ｐを保持する。電磁石１２は、外枠部２１Ｐの各辺上に１つずつ配置されている。換言すると、各電磁石１２は、レンズホルダ１１Ｐが有する三辺の外側にそれぞれ１つずつ配置されている。
【００２３】
また、各磁性体ターゲット材１３は、レンズホルダ１１Ｐが有する三辺の内側にそれぞれ１つずつ配置されている。磁性体ターゲット材１３は、電磁石１２に１対１で対向するよう電磁石１２の近傍に配置されている。換言すると、レンズホルダ１１Ｐの各辺を挟むようにして１対の電磁石１２および磁性体ターゲット材１３がアクチュエータ９Ａ上に配置されている。
【００２４】
電磁石１２は、磁生体材料にコイルを巻きつけて形成されている。電磁石１２は、信号処理装置１０から送られてくる電流によって、対向する磁性体ターゲット材１３を電磁石１２側に吸着する。アクチュエータ９Ａは、対向する電磁石１２と磁性体ターゲット材１３との間の距離が近いほど、小さな電流で磁性体ターゲット材１３を移動させることができる。
【００２５】
磁性体ターゲット材１３は、電磁石１２からの吸着力によって電磁石１２に引き付けられる。各磁性体ターゲット材１３が種々の吸着力で電磁石１２に引き付けられることにより、レンズホルダ１１Ｐは、アクチュエータ９Ａの主面と平行な平面内で種々の位置に移動する。レンズホルダ１１Ｐの電気的な中心位置では、各電磁石１２に等しい電流が流され、これにより、各磁性体ターゲット材１３が各電磁石１２に略同一の吸着力で引き付けられてつり合う。
【００２６】
また、変位計１４は、外枠部２１Ｐの各辺上に１つずつ配置されている。変位計１４は、外枠部２１Ｐとレンズホルダ１１Ｐとの間の距離を測定する。換言すると、変位計１４は、外枠部２１Ｐに対するレンズホルダ１１Ｐの位置を測定する。外枠部２１Ｐ上の各変位計１４は、外枠部２１Ｐの各辺上で、外枠部２１Ｐの内環部（内壁面）とレンズホルダ１１Ｐの外周部との間の距離を検出する。
【００２７】
図３は、図２に示したアクチュエータのａａ断面図である。なお、図３では、アクチュエータ９Ａの一部を透視図で示している。アクチュエータ９Ａは、レンズホルダ１１Ｐの頂点付近に配置されてレンズホルダ１１Ｐを三点で支持する静圧空気軸受け１５と、レンズホルダ１１Ｐを保持するための６つの永久磁石１６を有している。なお、図３では、４つの永久磁石１６を図示しており、残りの２つの永久磁石１６の図示を省略している。
【００２８】
図４は、電磁石の構成を示す図である。図４では、電磁石１２の上面図を示している。同図に示すように、電磁石１２は、コイル１９と磁性体材料２０を備えている。磁性体材料２０は、３本の四角柱を柱軸が同一平面内で平行方向に並ぶよう接合させた形状を有している。電磁石１２では、３本の四角柱のうちの中心に配置されている四角柱にコイル１９が巻きつけられている。
【００２９】
次に、レーザ加工装置１００の動作について説明する。レーザ加工装置１００は、レーザ発振器１から出力されたレーザ光２を、反射ミラー３によって反射させ、加工ヘッド５内の加工レンズ４で集光させ、被加工物１８の加工部分に照射する。このとき、数値制御装置８は、アクチュエータ９Ａの動作に関する指示を信号処理装置１０に送る。信号処理装置１０は、数値制御装置８からの指示に従ってアクチュエータ９Ａを駆動する。
【００３０】
アクチュエータ９Ａが駆動され、加工レンズ４を移動させることにより、加工レンズ４で集光されるレーザ光２の位置は、加工レンズ４の移動した距離と略等しい距離だけ移動する。通常のレーザ加工の場合、レーザ加工装置１００は、レーザ光２の中心位置（光軸）を加工ノズル１７の中心位置（ノズル軸）と同軸上にし、被加工物１８を何れの方向に切断する場合であっても同量の加工ガスを供給することができるようにする。
【００３１】
本実施の形態のレーザ加工装置１００は、加工ノズル１７のノズル軸から切断方向に対して例えば数百ミクロン前に加工ノズル１７を進めた状態でレーザ加工を行う。これにより、加工ガスを加工点に効率良く供給することができ、その結果、切断速度や切断品質を向上させることができる。
【００３２】
また、レーザ加工を行う際には、アクチュエータ９Ａを用いることによって、任意の方向にレーザ光２を進めることができる。アクチュエータ９Ａは、レンズホルダ１１Ｐを静圧空気軸受け１５によって浮上させた状態から、電磁石１２によって磁性体ターゲット材１３を引っ張ることにより、レンズホルダ１１Ｐを駆動する。このとき、電磁石１２と磁性体ターゲット材１３との間の距離に応じて、電磁石１２に電流を流した際に発生する力は非線形で変化する。このようなアクチュエータ９Ａを安定して駆動するためには、磁性体ターゲット材１３が電磁石１２から受ける力が各電磁石１２で等しくなる電気的な中心位置と、変位計１４から得られる測定中心位置と、が一致していることが望ましい。
【００３３】
しかしながら、電磁石１２と変位計１４の位置決め精度の差異により、電気的な中心位置と変位計１４から得られる測定中心位置とは、必ずしも一致しない。そこで、本実施の形態では、信号処理装置１０が、電気的な中心位置と測定中心位置との位置ずれ量を算出し、位置ずれ量に基づいて加工レンズ４の位置を制御する。
【００３４】
図５は、変位計から得られる測定中心位置と電気的な中心位置との間の位置ずれ量を算出する処理の処理手順を示すフローチャートである。信号処理装置１０は、変位計１４から得られる位置情報（レンズホルダ１１Ｐの位置）に基づいて各電磁石１２へ流す電流を制御する。信号処理装置１０は、変位計１４から得られる位置が測定中心位置となるよう、各電磁石１２へ流す電流を調整し、測定中心位置でレンズホルダ１１Ｐを静止させる。これにより、信号処理装置１０は、測定中心位置にレンズホルダ１１Ｐを移動させる（ステップＳ１０）。
【００３５】
信号処理装置１０は、この状態で各電磁石１２へ流している電流値に基づいて、レンズホルダ１１Ｐの電気的中心位置からの位置ずれ方向を検出する（ステップＳ２０）。信号処理装置１０は、位置ずれ方向に基づいて、位置ずれを解消するよう各電磁石１２へ流す電流値を調整し、電気的中心位置にレンズホルダ１１Ｐを移動させる（ステップＳ３０）。具体的には、信号処理装置１０は、各電磁石１２に流す電流値が等しくなり且つレンズホルダ１１Ｐが停止するまでレンズホルダ１１Ｐの移動を繰り返し、各電磁石１２に流す電流値が等しくなった状態でレンズホルダ１１Ｐが停止した位置を電気的中心位置とする。
【００３６】
そして、変位計１４は、電気的中心位置におけるレンズホルダ１１Ｐの位置を検出する。変位計１４が測定中心位置を検出している状態でのレンズホルダ１１Ｐの位置と、電気的中心位置で変位計１４が測定するレンズホルダ１１Ｐの位置と、の間の位置ずれ量が、測定中心位置と電気的な中心位置との間の位置ずれ量である。信号処理装置１０は、変位計１４による測定結果に基づいて、測定中心位置と電気的な中心位置との間の位置ずれ量を算出する（ステップＳ４０）。
【００３７】
信号処理装置１０は、算出した位置ずれ量を考慮してレンズホルダ１１Ｐの駆動制御を行う（ステップＳ５０）。具体的には、信号処理装置１０は、電気的な中心位置をレンズホルダ１１Ｐの本来の中心位置（測定中心位置）としてレンズホルダ１１Ｐの駆動制御を行う。別言すれば、信号処理装置１０は、電気的な中心位置と変位計から得られる測定中心位置を一致させた状態でレンズホルダ１１Ｐの駆動制御を行う。
【００３８】
例えば、レンズホルダ１１Ｐの測定中心位置を（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）とする。また、レンズホルダ１１Ｐの電気的中心位置を（Ｘ，Ｙ）＝（ａ，ｂ）とする。この場合において、（Ｘ，Ｙ）＝（Ｐ，Ｑ）の位置にレンズホルダ１１Ｐを移動させる場合、変位計１４が（Ｐ−ａ，Ｑ−ｂ）を示す位置を目標として電流が流されれば、もともとの電気的中心位置のずれ分（ａ，ｂ）と打ち消し合って、レンズホルダ１１Ｐが（Ｐ，Ｑ）の位置に移動される。したがって、電磁石１２と変位計１４との位置決め精度の差異によらず、アクチュエータ９Ａの位置を安定して制御することができる。
【００３９】
このように実施の形態１によれば、レンズホルダ１１Ｐの電気的な中心位置と変位計から得られる測定中心位置との間の位置ずれ量を検出することが可能になる。そして、電気的な中心位置と測定中心位置との間の位置ずれ量を補正しながらレンズホルダ１１Ｐを駆動制御できるので、正確な位置に加工レンズ４を移動させることが可能となる。したがって、正確な位置に安定したレーザ加工を行うことが可能となる。
【００４０】
実施の形態２．
つぎに、図６を用いてこの発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２では、変位計１４の個数を３つから４つに増やし、電磁石１２の個数を３つから６つに増やすことにより、レンズホルダ１１Ｐの回転位置ずれ量を検出し補正する。
【００４１】
図６は、実施の形態２に係るアクチュエータの上面図である。ここでは、アクチュエータ９Ｘの一例であるアクチュエータ９Ｂの構成について説明する。図６の各構成要素のうち図２に示す実施の形態１のアクチュエータ９Ａと同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
【００４２】
アクチュエータ９Ｂは、概略三角形の主面を有したレンズホルダ１１Ｐと、６つの電磁石１２と、３つの磁性体ターゲット材１３と、４つの変位計１４と、概略三角環状の主面を有した外枠部２１Ｐと、を含んで構成されている。
【００４３】
本実施の形態では、外枠部２１Ｐの各辺のうち２つの辺上には１つずつの変位計１４が配置され、残りの１つの辺上には２つの変位計１４が所定の距離をあけて配置されている。また、電磁石１２は、外枠部２１Ｐの各辺上に２つずつ配置されている。換言すると、各電磁石１２は、レンズホルダ１１Ｐが有する三辺の外側にそれぞれ２つずつ配置されている。信号処理装置１０は、各辺に配置されている２つの電磁石１２に異なる電流を流すことにより、磁性体ターゲット材１３を電磁石１２とは非平行な位置に移動させることができる。
【００４４】
電気的な中心位置を検出する場合、信号処理装置１０は、各電磁石１２に流す電流値が等しくなり且つレンズホルダ１１Ｐが停止するまでレンズホルダ１１Ｐの移動を繰り返す。そして、信号処理装置１０は、各電磁石１２に流す電流値が等しくなった状態でレンズホルダ１１Ｐが停止した位置を電気的中心位置とする。変位計１４は、電気的中心位置でレンズホルダ１１Ｐの位置を計測する。そして、信号処理装置１０は、２つの変位計１４が配置されている辺上で２つの変位計１４によって測定された、電気的中心位置におけるレンズホルダ１１Ｐの位置の差を算出する。そして、信号処理装置１０は、算出した位置の差に基づいて、レンズホルダ１１Ｐの回転位置ずれ量を検出する。
【００４５】
本実施の形態のアクチュエータ９Ｂは、４つの変位計１４を有しているので、信号処理装置１０は、レンズホルダ１１Ｐの回転位置ずれ量を検出することが可能となる。このように、信号処理装置１０は、レンズホルダ１１Ｐの中心位置の位置ずれ量と、レンズホルダ１１Ｐの回転位置ずれ量と、を算出することが可能となる。また、本実施の形態のアクチュエータ９Ｂは、各辺に２つずつの電磁石１２を有しているので、信号処理装置１０は、レンズホルダ１１Ｐの回転位置ずれ量を補正した駆動制御を行うことが可能となる。
【００４６】
このように実施の形態２によれば、レンズホルダ１１Ｐの電気的な中心位置と変位計１４から得られる測定中心位置との間の位置ずれ量と、回転位置ずれ量とを検出して補正することが可能になる。これにより、正確な位置に加工レンズ４を移動させることが可能となり、その結果、正確な位置に安定したレーザ加工を行うことが可能となる。
【００４７】
実施の形態３．
つぎに、図７を用いてこの発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３では、レンズホルダの形状を概略矩形状とし、レンズホルダの電気的な中心位置と変位計から得られる測定中心位置との間の位置ずれ量を２つの変位計１４で検出する。
【００４８】
図７は、実施の形態３に係るアクチュエータの上面図である。ここでは、アクチュエータ９Ｘの一例であるアクチュエータ９Ｃの構成について説明する。図７の各構成要素のうち図２に示す実施の形態１のアクチュエータ９Ａと同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
【００４９】
アクチュエータ９Ｃは、概略矩形状の主面を有したレンズホルダ１１Ｑと、４つの電磁石１２と、４つの磁性体ターゲット材１３と、２つの変位計１４と、概略矩形環状の主面を有した外枠部２１Ｑと、を含んで構成されている。
【００５０】
外枠部２１Ｑは、概略矩形状の外環部（外周部）と概略矩形状の内環部（内周部）とで挟まれた環状部材で構成されている。外枠部２１Ｑは、概略矩形環状の内側（内環部）でレンズホルダ１１Ｑを保持する。電磁石１２は、外枠部２１Ｑの各辺上に１つずつ配置されている。換言すると、各電磁石１２は、レンズホルダ１１Ｑが有する四辺の外側にそれぞれ１つずつ配置されている。
【００５１】
また、各磁性体ターゲット材１３は、レンズホルダ１１Ｑが有する四辺の内側にそれぞれ１つずつ配置されている。磁性体ターゲット材１３は、電磁石１２に１対１で対向するよう電磁石１２の近傍に配置されている。換言すると、レンズホルダ１１Ｑの各辺を挟むようにして１対の電磁石１２および磁性体ターゲット材１３がアクチュエータ９Ｃ上に配置されている。
【００５２】
また、変位計１４は、外枠部２１Ｑの辺のうちＸ方向の辺に１つ配置され、Ｙ方向の辺に１つ配置されている。換言すると、変位計１４は、外枠部２１Ｑの辺のうち第１の辺に１つ配置され、第１の辺に垂直な第２の辺に１つ配置されている。
【００５３】
なお、本実施の形態において、電気的な中心位置を検出する場合、信号処理装置１０は、各電磁石１２に流す電流値が等しくなり且つレンズホルダ１１Ｑが停止するまでレンズホルダ１１Ｑの移動を繰り返す。そして、信号処理装置１０は、各電磁石１２に流す電流値が等しくなった状態でレンズホルダ１１Ｑが停止した位置を電気的中心位置とする。
【００５４】
このように実施の形態３によれば、レンズホルダ１１Ｑの電気的な中心位置と変位計１４から得られる測定中心位置との間の位置ずれ量を検出して補正することが可能になる。これにより、正確な位置に加工レンズ４を移動させることが可能となり、その結果、正確な位置に安定したレーザ加工を行うことが可能となる。
【００５５】
また、２つの変位計１４で電気的な中心位置と測定中心位置との間の位置ずれ量を検出することが可能となる。したがって、簡易な構成のアクチュエータ９Ｃで、正確な位置に加工レンズ４を移動させることが可能となる。
【００５６】
実施の形態４．
つぎに、図８を用いてこの発明の実施の形態４について説明する。実施の形態４では、レンズホルダの形状を概略矩形状としたうえで、変位計１４の個数を３つに増やし、電磁石１２の個数を８つに増やすことにより、レンズホルダの回転位置ずれ量を検出し補正する。
【００５７】
図８は、実施の形態４に係るアクチュエータの上面図である。ここでは、アクチュエータ９Ｘの一例であるアクチュエータ９Ｄの構成について説明する。図８の各構成要素のうち図２に示す実施の形態１のアクチュエータ９Ａ、図７に示す実施の形態３のアクチュエータ９Ｃと同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
【００５８】
アクチュエータ９Ｄは、概略矩形状の主面を有したレンズホルダ１１Ｑと、８つの電磁石１２と、４つの磁性体ターゲット材１３と、３つの変位計１４と、概略矩形環状の主面を有した外枠部２１Ｑと、を含んで構成されている。
【００５９】
本実施の形態では、外枠部２１Ｑの辺のうちＸ方向の辺に２つの変位計１４が所定の距離をあけて配置され、Ｙ方向の辺に１つの変位計１４が配置されている。なお、変位計１４は、外枠部２１Ｑの辺のうちＸ方向の辺に１つ配置され、Ｙ方向の辺に２つ配置されていてもよい。また、Ｘ方向に配置される変位計１４は、Ｘ方向に延びる異なる辺に１つずつ配置してもよい。この場合も、変位計１４の配置される外枠部２１Ｑ上のＸ座標を異なるＸ座標としておく。
【００６０】
また、電磁石１２は、外枠部２１Ｑの各辺上に２つずつ配置されている。換言すると、各電磁石１２は、レンズホルダ１１Ｑが有する四辺の外側にそれぞれ２つずつ配置されている。信号処理装置１０は、各辺に配置されている２つの電磁石１２に異なる電流を流すことにより、磁性体ターゲット材１３を電磁石１２とは非平行な位置に移動させることができる。
【００６１】
電気的な中心位置を検出する場合、信号処理装置１０は、各電磁石１２に流す電流値が等しくなり且つレンズホルダ１１Ｑが停止するまでレンズホルダ１１Ｑの移動を繰り返す。そして、信号処理装置１０は、各電磁石１２に流す電流値が等しくなった状態でレンズホルダ１１Ｑが停止した位置を電気的中心位置とする。信号処理装置１０は、電気的中心位置において、２つの変位計１４が配置されている辺において２つの変位計１４で測定されるレンズホルダ１１Ｑの位置の差を算出する。そして、信号処理装置１０は、算出した位置の差に基づいて、レンズホルダ１１Ｑの回転位置ずれ量を検出する。
【００６２】
本実施の形態のアクチュエータ９Ｄは、３つの変位計１４を有しているので、信号処理装置１０は、レンズホルダ１１Ｑの回転位置ずれ量を検出することが可能となる。また、本実施の形態のアクチュエータ９Ｄは、各辺に２つずつの電磁石１２を有しているので、信号処理装置１０は、レンズホルダ１１Ｑの回転位置ずれ量を補正した駆動制御を行うことが可能となる。このように、信号処理装置１０は、レンズホルダ１１Ｑの中心位置の位置ずれ量と、レンズホルダ１１Ｑの回転位置ずれ量と、を算出することが可能となる。
【００６３】
このように実施の形態４によれば、レンズホルダ１１Ｑの電気的な中心位置と変位計１４から得られる測定中心位置との間の位置ずれ量と、回転位置ずれ量とを検出して補正することが可能になる。これにより、正確な位置に加工レンズ４を移動させることが可能となり、その結果、正確な位置に安定したレーザ加工を行うことが可能となる。
【００６４】
また、３つの変位計１４で電気的な中心位置と測定中心位置との間の位置ずれ量を検出することが可能となる。したがって、簡易な構成のアクチュエータ９Ｄで、正確な位置に加工レンズ４を移動させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように、本発明に係るレンズ駆動装置およびレーザ加工装置は、レンズホルダへの駆動電流に基づいて検出されたレンズホルダの中心位置と変位計を用いて検出されたレンズホルダの中心位置との間の位置ずれ量の補正に適している。
【符号の説明】
【００６６】
１  レーザ発振器
２  レーザ光
３  反射ミラー
４  加工レンズ
５  加工ヘッド
８  数値制御装置
９Ａ〜９Ｄ，９Ｘ  アクチュエータ
１０  信号処理装置
１１Ｐ，１１Ｑ  レンズホルダ
１２  電磁石
１３  磁性体ターゲット材
１４  変位計
１５  静圧空気軸受け
１６  永久磁石
１７  加工ノズル
１８  被加工物
１００  レーザ加工装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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