ガルバノスキャナーの制御特性を評価し、
高精度制御の最適化やガルバノスキャナーの高速化を実現

シチズン千葉精密株式会社様

企業紹介

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お客様の問題をカスタムで解決する集団

シチズン千葉精密株式会社様は、1979年8月にムービングコイル型DCモーターメーカーとして設立し、2007年にシチズングループに加わりました。長年、小型精密モーターの専門メーカーとして新しい製品を次々とグローバルマーケットに送り出すと共に、顧客要望にきめ細かく対応したカスタム製品を数多く製品化されています。近年では、半導体やFPD製造装置、医療機器、レーザー応用製品など、最先端技術の応用分野で高い評価を受けています。

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課題

高性能・高信頼性ガルバノスキャナーの実現

ガルバノスキャナー(ガルバノミラー)とは、レーザー光を反射するミラー走査角度を調整するためのモーターで、高精度な位置センサーを搭載しています。レーザーマーカや顕微鏡、LiDARなど、レーザー光と組み合わせて幅広い用途で使用されています。用途によっては、ミラーを高速かつ高精度に広範囲に走査(スキャン)することが、求められます。そのため、製品開発時は、高速化を実現するために精度の良いシミュレーションを行う必要があり、また、モデルや制御パラメータの最適化が必要です。
また、お客様に安心してご利用して頂くために、出荷前に製品の性能が担保できているか確認する必要があります。
そのためにガルバノスキャナーの制御特性評価やミラーの共振周波数を高精度に簡単に計測し、把握することが課題でした。

ガルバノスキャナー写真
※シチズン千葉精密株式会社様ご提供資料

解決策

高精度かつ高周波数(100kHz)のFFTアナライザーと専用アプリケーションで
周波数特性を容易に把握
チャンネル増設で計測工数の削減を実現

DS-5000(FFTアナライザー)の100kHz 4chタイプと周波数特性を計測する専用アプリケーション OS-4100(周波数応答計測ソフトウェア)を用いる事で、3種類の実験を1台で行う事ができました。
今回、導入したポイントは以下の3点です。

①CH数の増設による計測工数の削減
今まで、2chの計測を行っていたが、今回、4chユニットを導入しました。
制御特性を評価する際に基準となる電圧信号に対して、位置センサーの信号およびモーターの電流信号の2種類の信号を同時に計測できます。
位置センサーとモーターの電流値の特性を把握する事でシミュレーションの精度向上や制御の最適化の役に立ちます。

②オート分解能機能による設定の自動化
ミラーの共振周波数を把握する際に共振付近のみ周波数分解能を高くする必要があります。
オート分解能機能を用いることで計測者が設定することなく、共振付近の周波数分解能を自動的に高くできます。
計測者の設定ミスを防ぎます。

③アイソレーション(絶縁)を採用したハードウェアによる安心計測
グランドループ・ノイズ・電位差が発生しやすい対象物でも安易に計測できます。配線ミスによる故障を防ぎます。

ガルバノスキャナー写真

成果

データ比較で不良品を容易に見つけることができる
取得したデータをソフトウェア上で重ね合わせる事で、特性の違いを容易に把握することができます。   

データ比較で不良品を容易に見つけることができる グラフ

制御パラメータの最適化を実現
制御パラメータを変えた際にどのように制御特性が変化するかを把握できます。   

制御パラメータの最適化を実現 グラフ

お客様の声

OS-4100とDS-5000の導入について

以前から小野測器のサーボ解析(DS-3000シリーズ)を利用していましたが、稼働率が高いため、機器の増設したくDS-5000を購入しました。
その際に計測CH数を4chタイプに増やしました(既設は2chタイプ)。
制御特性を計測する際に位置(角度)と電流の特性も同時に計測できるようになり作業効率のアップにつながっています。

また、本機器は、製品の出荷検査および製品開発時に利用しています。
導入した計測器は、製品開発においてシミュレーション精度の向上に貢献しています。
今後は、外部コントロールを使った計測の自動化を構築し、出荷検査の工数削減を目指します。

周波数応答計測ソフトウェア OS-4100 (サーボアナライザー・周波数特性分析器)

今後について

シミュレーションモデルの最適化やディープラーニングを活用し、さらに高応答で高品質なガルバノミラーを開発していく予定です。
ガルバノミラーは、半導体検査装置、医療機器(例:眼底検査装置など)、加工機(レーザーマーキング)、自動車(LiDARなど)に搭載されています。 これらの業界に貢献できるよう、高品質で高応答なガルバノミラーを今後も開発、製造していきます。

シチズン千葉精密 開発部 制御課 ご担当者様

シチズン千葉精密 開発部制御課 ご担当者様

導入ソリューション

PCベース型 周波数特性分析器
誰でも高速に高分解能に周波数応答関数の計測を実現

周波数応答計測ソフトウェア OS-4100(サーボアナライザー・周波数特性分析器)は、機械構造物の振動特性、スピーカの音響特性、モーター制御特性、 サーボ解析、カップリングの応答特性、バッテリのインピーダンス特性など様々な対象物の周波数特性を計測することができる専用のソフトウェアです。
サーボアナライザー、周波数特性分析器としてご利用でき、簡単に誰でも高速に高分解能に周波数特性を取得する事ができます。

周波数応答計測ソフトウェア OS-4100 

周波数応答計測ソフトウェア OS-4100 (サーボアナライザー・周波数特性分析器)

周波数応答計測ソフトウェア OS-4100
(サーボアナライザー・周波数特性分析器)

最終更新日:2024/01/10