ガルバノスキャナの原理・構造とは？種類・価格と選び方

ガルバノスキャナの原理と構造

ガルバノスキャナは、レーザー用の光学系の中で、1枚以上のミラーを回してレーザー光を振る部品です。レーザー光を反射するミラー、ミラーを回すモーター、モーターの角度と速度を制御するドライバーでできています。

モーターには角度を読むエンコーダやセンサがあり、ドライバーが指令と今の角度の差を直します。加工ヘッドやワークを動かさずに光だけを動かせるので、レーザーマーキング・平面切断・表面改質・溶接に使われています。

比較ページには、業務用のガルバノスキャナを、モーター単体とスキャンヘッドに分けて、各社の代表の型番で載せています。

2つの種類

• ガルバノモーター：ミラーを回すモーターを単体で買い、装置の光学系に組み込みます。例はキヤノンのGM-2010、ソーラボジャパンのGVS001、NovantaのCambridge Technology 62xxKシリーズです
• ガルバノスキャンヘッド：ミラーとモーターを筐体に組み、光軸を合わせた形で届きます。例はキヤノンのGH-2310、ソーラボジャパンのQS10XY-AG、NovantaのLIGHTNING IIです

アナログ式とデジタル式の違い

違いは、ミラーの角度を読むセンサと、ドライバーへの指令の信号です。

• アナログ式は、静電容量センサや光学センサで角度を読み、指令もアナログの電圧で送ります。電圧はノイズや温度の変化を受けやすく、指令値に小さな誤差が出ます
• デジタル式は、光学式や磁気式のデジタルエンコーダで角度を読み、指令もデジタル信号で送ります。分解能と再現性が高く、温度の変化でもずれにくくなります
• アナログのモーターをデジタルのドライバーで動かす型もあり、これもデジタル式に入ります

2Dと3Dの違い

• 2D（2軸）は、X軸とY軸の2方向にビームを振り、平面の上に模様を描きます。焦点の位置は固定なので、加工面の高さが変わるなら外部のZ軸制御が必要です
• 3D（3軸）は、Z軸の方向に焦点を動かしながら加工するので、曲面のマーキングや立体加工ができます
• キヤノンは3D加工のフォーカス調整用にフォーカシングユニットGZ-611を、Novantaは動的な焦点制御を付けたLIGHTNING IIの3軸スキャンヘッドを出しています

選び方

• ビーム径：使うレーザーのビーム径が適合ビーム径に入る型を選びます。キヤノンのGM-2010は直径8〜10mm、Novantaの62xxKはミラーの開口部が3〜50mmです
• 角度：キヤノンは機械角、Novantaは光学角で書いています。そろえてから比べます
• 再現性：同じ所へ何度も当てる加工なら、ここを先に見ます。キヤノンのGM-2010は1μrad（p-p）、NovantaのLIGHTNING IIは1µrad未満です
• ステップ応答：測り方がメーカーで違います。ソーラボジャパンは指令位置の90%以内、Novantaは99%以内に入るまでの時間です
• 波長：ミラーのコーティングは使うレーザーの波長で決めます。NovantaはCO2・ファイバー・グリーン・UVから選べます

値段と見積もり

• 値段を公式に出しているのはソーラボジャパンで、1軸のGVS001は176,986円（税抜）、2軸ヘッドのQS10XY-AGは681,487円（税抜）⁠で⁠す⁠。どちらも電源は別売りです
• キヤノンとノヴァンタ・ジャパンは値段を公式に出していないので、見積もりを取る必要があります
• 見積もりでは、波長・ビーム径・スキャン角度・モーター単体かヘッドか・台数と、ドライバー・電源・制御ボードまで要るかを伝えると早く返ってきます