JP2004141953A - 加工機の加工計画方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２軸加工機の重複エリア穴配分処理を簡単にし、エネルギ分割機においては、ダンパ移動を最小とする加工手段を提供する。
【解決手段】複数の加工手段を用いて加工する際の加工計画方法であって、各加工手段の加工領域における加工エリア重複部の加工位置を、総ショット数が最小となるように各加工エリアに分配する。更に、加工手段の加工領域における重複部の加工位置を、同時加工エリアの加工位置数が均一となるように、各加工エリアに分配する。
【選択図】　　　図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工機の加工計画方法及び装置に係り、特に、ＸＹステージのような広範囲低速位置決め手段と、ガルバノスキャナのような狭範囲高速位置決め手段を用いて位置決めされるワークに散在する複数の加工位置を、複数の加工手段を用いて加工する際に用いるのに好適な、複数の加工エリアに重複部がある場合に、該重複部の加工位置を、いずれかの加工エリアに、ショット数最少且つダンパ移動回数最少となるように配分することが可能なレーザ加工機の加工計画方法、装置、該加工計画方法、装置を用いた加工方法、装置、これらを実施したり、実現するためのコンピュータプログラム、該コンピュータプログラムが記録された、コンピュータ読取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近のプリント配線基板の小型化や高性能化に伴なって小型化した、直径０．１ｍｍ以下のスルーホールやビアホールを精度良く形成するために、パルス発振型のレーザビームを用いて、小径の穴を形成するレーザ穴開け機が実用化されている。
【０００３】
このレーザ穴開け機においては、一般に、作業能率を高めるため、複数の加工ヘッドで同時にプリント配線基板に穴を開けることが行なわれており、その際、レーザ発振器を共通化して、装置の小型化及びコストダウンを図るようにされている。
【０００４】
そのため、図１に示す如く、レーザ発振器１０から得られるレーザ光１１を、例えばハーフミラー（エネルギ分割の場合）又は電気光学素子（ＥＯＭ）と偏光ビームスプリッタ（ポラライザ）の組合せ（時分割の場合）でなる分割素子１４により、２分岐することが考えられている。
【０００５】
前記分割素子１４により分岐されたレーザ光１５、１７は、直接又はミラー１６で方向を変えて、それぞれ、第１軸（Ｚ１軸と称する）加工用のガルバノスキャナ（以下Ｚ１ガルバノと称する）１８を含む第１の加工ヘッドと、第２軸（Ｚ２軸と称する）加工用のガルバノスキャナ（以下Ｚ２ガルバノと称する）２０を含む第２の加工ヘッドに供給される。レーザ光１５、１７は、挟範囲内で高速位置決めが可能な前記ガルバノ１８、２０にそれぞれ含まれる例えば２枚のガルバノミラー２６、２８（図２参照）により、加工対象物（ワークと称する）８上の加工位置に対応して、例えば紙面に垂直なＸ軸方向及び紙面と平行なＹ軸方向に走査され、ｆθレンズ２２、２４を介して、ワーク８の表面に当てられて、該ワーク８を加工する。図において、６は、ワーク８を広範囲にわたって低速で位置決めするためのＸＹステージである。
【０００６】
前記ガルバノ１８、２０には、それぞれ、図２に詳細に示す如く、分割素子１４により分岐されたレーザ光１５、１７を紙面に垂直なＸ軸方向に走査するための第１ガルバノミラー２６と、該第１ガルバノミラー２６によりＸ軸方向に走査されたビームを、Ｘ軸方向と直交する、紙面に平行なＹ軸方向に走査して、ｆθレンズ２２、２４に入射するための第２ガルバノミラー２８が備えられている。図２において、２７、２９は、それぞれガルバノミラー２６、２８を回転するためのモータである。
【０００７】
このように、２台以上の複数の加工ヘッドを用いて加工を行なうレーザ穴開け機において、被加工物である基板の穴配置は、用途により様々なものがある。中には、穴の全く無い箇所と、万遍なく散布している箇所の両方が同居するような基板もある。穴の全く無い箇所は、加工において、ビーム照射領域に入るようにステージ６を動かす必要はない。
【０００８】
このような状況に鑑みて、出願人は、特願２００１−３３１５５０、特願２００２−２６１８９、特願２００２−１０４６０において、加工を行なうときの加工エリア配置方法を提案している。ここで、加工エリアは、被加工物上に配置された領域であれば、特にその形状を限定しないが、典型例としては、エリア毎にステージを止め、スキャナのみを動かしてレーザを走査するステップアンドリピート方式では正方形もしくは辺の長さのほぼ等しい長方形、ステージを動かしたままスキャナを動かしてレーザを走査する協調制御ではステージ移動方向に延びた長方形が挙げられる。
【０００９】
このような加工エリアを配置する際に、エリア配置の方法によっては、エリア同士が重複してしまうことがある。例えば、特願２００１−３３１５５０の方法の他に、特許文献１、特許文献２（辺の一致を重複と考える）による方法等では、重複する。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−３４３２６０号公報
【特許文献２】
特許第３００７７５３９号公報
【００１１】
前記のような２軸加工機のエリア配置で、エリアが重複するような場合、重複エリアの穴数の配分により、加工時間が短縮できることがある。出願人は、既に特願２００１−３３１５５０の［０１３４］段〜［０１４２］段に、このような状況における解決方法を提案している。
【００１２】
具体的には、図３に示す如く、左ガルバノユニット（Ｚ１ガルバノ）１８による加工を行なう領域にあるエリアＥ１と、右ガルバノユニット（Ｚ２ガルバノ）２０による加工を行なう領域にあるエリアＥ２とが、同時加工エリアＥで、同じくエリアＦ１とエリアＦ２とが、同時加工エリアＦで、Ｅ１とＦ１、及び、Ｅ２とＦ２とが重複領域Ｗ１、Ｗ２を持つ場合、Ｗ１、Ｗ２に存在する穴は、Ｅを加工する際、Ｆを加工する際のどちらでも加工可能である。
【００１３】
ここで、加工位置数の配分の目的は、既に特願２００１−３３１５５０に記載したように、ショット数低減にある。即ち、配分の結果、Ｅ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２内の加工位置数が、それぞれＥ１´、Ｅ２´、Ｆ１´、Ｆ２´となった場合に、ショット数は、次式で表わすことができる。
【００１４】
ｍａｘ（Ｅ１´，Ｅ２´）＋ｍａｘ（Ｆ１´，Ｆ２´）　　…（１）
ここで、ｍａｘ（ａ，ｂ）は、ａ、ｂのうち、大きい方を表わす。
【００１５】
この（１）式が最小となるような配分をすれば、ショット数が減り、スキャナ走査回数も減る。
【００１６】
特願２００１−３３１５５０では、次の３つの工程からなる処理で配分をすることを提案している。ここで、記号ｅ１、ｅ２、ｆ１、ｆ２、ｗ１、ｗ２は、それぞれ順に、Ｅ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２、Ｗ１、Ｗ２に単独に属する穴の数を表わす。即ち、ｈ１＝ｅ１＋ｆ１＋ｗ１は、エリアＥ１又はＦ１に存在する穴数である。
【００１７】
（１）差（｜ｅ１−ｅ２｜，｜ｆ１−ｆ２｜）の大きい方のエリアに、Ｗ１又はＷ２から同一数になるまで可能な限り配分
（２）差（｜ｅ１−ｅ２｜，｜ｆ１−ｆ２｜）の小さい方のエリアに、Ｗ１又はＷ２から同一数になるまで可能な限り配分
（３）Ｗ１（Ｗ２）に残った穴を、Ｅ１（Ｅ２）とＦ１（Ｆ２）に均等に配分。
【００１８】
図４に例を示す。この配分方法により、（１）式が最小になるようにすることが可能である。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法は、エネルギ分割方式で加工位置数が同一でないエリアを同時加工する際には、穴数の少ないガルバノ領域の照射位置は、ダンパと呼ばれるビームの捨て位置へ一度回避する必要が生じる。この移動は、ガルバノ走査によってなされるものではあるが、遠い位置にあるため、避けたいが、この点が考慮されていない。例えば図４の例１においては、エリアＥの穴数が１８５、１５０と不均衡なため、１５１ショット目にダンパ移動が生じてしまう。又、解を求めるためのステップ数が多い。
【００２０】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、複数軸加工機の重複エリア穴配分処理を簡単に行なえるようにすることを第１の課題とする。
【００２１】
又、エネルギ分割式の複数軸加工機においては、同時加工エリアの加工位置数を均等にすることにより、ダンパ移動を最小とすることを第２の課題とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、広範囲低速位置決め手段と狭範囲高速位置決め手段を用いて位置決めされるワークに散在する複数の加工位置を、複数の加工手段を用いて加工する際の加工計画方法であって、各加工手段の加工領域における加工エリア重複部の加工位置を、総ショット数が最小となるように各加工エリアに分配するようにして、前記第１の課題を解決したものである。
【００２３】
更に、前記加工手段の加工領域における重複部の加工位置を、同時加工エリアの加工位置数が均一となるように、各加工エリアに分配するようにして、前記第２の課題を解決したものである。
【００２４】
又、２個の加工手段の各加工領域ｉ（１≦ｉ≦２）において２つの加工エリアＥｉ、Ｆｉが重複していて、Ｅｉ、Ｆｉに単独に所属する加工位置数がｅｉ、ｆｉで、Ｅｉ、Ｆｉの重複部に属する加工位置数がｗｉであるとき、まず、ｈｉ＝ｅｉ＋ｗｉ＋ｆｉ（ｉ＝１，２）を計算した結果、ｈ１＜ｈ２ならば添え字１，２を交換し、次いでｗｉｅ、ｗｉｆ（１≦ｉ≦２）を、ｗｉからｅｉ、ｆｉに分配する加工位置数とすると、ｗ１ｅ−ｗ２ｅ平面において、直線Ａ：ｗ２ｅ＝ｗ１ｅ＋ｅ１−ｅ２、又は直線Ｂ：ｗ２ｅ＝ｗ１ｅ−（ｆ１−ｆ２＋ｗ１−ｗ２）］が、領域Ｃ：［０，０］×［ｗ１，ｗ２］と交差するならば、その交差点又はその間の点の１点を解（ｗ１ｅ，ｗ２ｅ）とし、直線Ａ、Ｂに挟まれる領域に領域Ｃが含まれるならば、領域Ｃの任意の点を解とし、直線Ａ、Ｂに挟まれる領域の外部に領域Ｃがあるならば、直線Ａ又はＢに最も近い領域Ｃの点を解とするようにしたものである。
【００２５】
又、前記直線Ａ又はＢに最も近い領域Ｃの点を、該直線Ａ又はＢ上の点としたものである。
【００２６】
又、ｎ個の加工手段の各加工領域ｉにおいて２つの加工エリアＥｉ、Ｆｉ（１≦ｉ≦ｎ）が重複していて、Ｅｉ、Ｆｉに単独に所属する加工位置数がｅｉ、ｆｉで、Ｅｉ、Ｆｉの重複部に属する加工位置数がｗｉであるとき、まず、ｈｉ＝ｅｉ＋ｗｉ＋ｆｉ（ｉ＝１〜ｎ）を計算し、ｈ１≧ｈｉ（２≦ｉ≦ｎ）となるように添え字を入れ替え、次いでｗｉｅ、ｗｉｆ（１≦ｉ≦ｎ）を、ｗｉからｅｉ、ｆｉに分配する加工位置数とすると、ｎ次元のｗ１ｅ−…−ｗｎｅ空間において、平面ｗｉｎｅ：ｗｎｅ＝ｗｉｅ＋ｅｉ−ｅｎ及び平面ｗｉｎｆｗ：ｗｎｅ＝ｗｉｅ−（ｆｉ−ｆｎ＋ｗｉ−ｗｎ）（１≦ｉ≦ｎ）に対し、ｎ次元のｗ１ｅ−…−ｗｎｅ空間において、平面ｗｉｎｅ：ｗｎｅ＝ｗｉｅ＋（ｅｉ−ｅｎ）及び平面ｗｉｎｆｗ：ｗｎｅ＝ｗｉｅ−（ｆｉ−ｆｎ＋ｗｉ−ｗｎ）（１≦ｉ≦ｎ）に対し、平面ｗｉｎｅと平面ｗｉｎｆｗに挟まれる領域Ｒｉの１≦ｉ≦ｎ全ての重なり領域Ｒについて、平面ｗｉｎｅと平面ｗｉｎｆｗに挟まれる帯状の領域Ｒｉの１≦ｉ≦ｎ全ての重なり領域Ｒについて、ｎ次元箱型範囲Ｃ：［０，…，０］×［ｗ１，…，ｗｎ］と領域Ｒの境界面が交差するならば、領域Ｒの境界面上の点で範囲Ｃ内の任意の点を解とし、領域Ｒに範囲Ｃが含まれるならば、範囲Ｃ内の任意の点を解とし、領域Ｒの外部に範囲Ｃがあるならば、領域Ｒの境界上の点で範囲Ｃに最も近い点を解とするようにしたものである。
【００２７】
本発明は、又、前記の加工計画方法により決定された加工を行なうことを特徴とする加工方法を提供するものである。
【００２８】
又、前記の加工計画方法又は加工方法を実施するためのコンピュータプログラムを提供するものである。
【００２９】
本発明は、又、広範囲低速位置決め手段と狭範囲高速位置決め手段を用いて位置決めされるワークに散在する複数の加工位置を、複数の加工手段を用いて加工する際の加工計画装置であって、各加工手段の加工領域における加工エリア重複部の加工位置を、総ショット数が最小となるように各加工エリアに分配する手段を備えることにより、前記第１の課題を解決したものである。
【００３０】
又、広範囲低速位置決め手段と狭範囲高速位置決め手段を用いて位置決めされるワークに散在する複数の加工位置を、複数の加工手段を用いて加工する際の加工計画装置であって、各加工手段の加工領域における加工エリア重複部の加工位置を、総ショット数が最小、且つ、同時加工エリアの加工位置数が均一となるように、各加工エリアに分配する手段を備えることにより、前記第２の課題を解決したものである。
【００３１】
本発明は、又、前記の加工計画装置を含むことを特徴とする加工装置を提供するものである。
【００３２】
又、前記の加工計画装置又は加工装置を実現するためのコンピュータプログラムを提供するものである。
【００３３】
又、前記のコンピュータプログラムが記録された、コンピュータ読取り可能な記録媒体を提供するものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、ＸＹステージとガルバノスキャナを備えたレーザ穴開け機により穴を開ける場合に適用した、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３５】
本実施形態は、図５に示す如く、レーザ穴開け機３０と、例えばハードディスクやフレキシブルディスク等の外部メモリに記憶された、前記レーザ穴開け機３０が加工を行なうための加工データファイル群４２、該加工データファイル群４２を変換する加工データ変換プログラム（Ｐｒｇ）４４、例えば内部メモリに記憶された加工データ４６、例えば外部メモリに記録された動作モデルファイル４８、該動作モデルファイル４８を読み込むための動作も出るファイル読込みプログラム（Ｐｒｇ）５０、例えば内部メモリに記憶された動作モデルデータ５２、本発明に係る加工計画プログラム（Ｐｒｇ）５４、前記レーザ穴開け機３０を制御する加工制御プログラム（Ｐｒｇ）５６を含む、前記レーザ穴開け機３０と通信可能なパソコン（ＰＣ）４０とを備えている。
【００３６】
なお、図５では、加工を制御する加工制御プログラム５６と、加工を計画する加工計画プログラム５４が、同じＰＣ４０内に収まっており、加工計画がオンラインで処理されるが、これらは別個でもよい。即ち、加工計画プログラム５４は、オフラインで実行可能である。
【００３７】
前記レーザ穴開け機３０は、図１に示したように、レーザ発振器１０が１つの２軸加工機とされている。なお、後述するが、本発明の適用対象の軸数は２に限定されず、複数であれば適用可能である。
【００３８】
以下、レーザ穴開け機のオンライン形態の場合について説明する。なお、オフラインでも作用は同じである。
【００３９】
本実施形態において、ＰＣ４０と通信可能なレーザ穴開け機３０は、加工データ４６に従って、加工制御プログラム５６により制御され、加工を行なう。加工データ４６は、通常、ハードディスクやフレキシブルディスク等の外部メモリにある加工データファイル群４２を、加工データ変換プログラム４４で変換することにより得られる。加工データ４６は、レーザ穴開け機３０を効率良く動かすために、加工計画プログラム５４により更新される。この加工計画プログラム５４は、内部機器（ガルバノスキャナ及びＸＹステージ）の動作をモデル化した動作モデル５２を用いる。この動作モデル５２は、通常、内部メモリに常駐していないので、外部メモリにある動作モデルファイル４８を、動作モデルファイル読込みプログラム５０を用いて読み込むことにより得る。
【００４０】
前記レーザ穴開け機３０は、前記加工データファイル群４２の内容に従って動作する。加工開始命令の後、レーザ穴開け機３０の動作を制御するのは、前記加工制御プログラム５６である。即ち、当事者は、加工に際して加工データファイル群４２を用意し、加工制御プログラム５６に加工開始命令を与えて、レーザ穴開け機３０を動作させる。
【００４１】
前記加工データファイル群４２の内容は、構成機器（ガルバノスキャナ及びＸＹステージ）の動作順序が最適でないようなことも有り得る。従って、前記加工計画プログラム５４は、加工データを最適化する。本発明は、この加工計画プログラム５４に関するものである。より詳しくは、特願２００１−３３１５５０におけるエリア配置及び穴の従属エリアを確定する工程（図１１参照）における一層の効率化を図るものである。
【００４２】
以下、詳細に説明する。
【００４３】
まず、記号を定義する（一部は既に定義済みだが、再度記す）。
【００４４】
ｅ１、ｅ２、ｆ１、ｆ２…順にエリアＥ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２に単独に所属する穴数（図３参照）。
【００４５】
ｗ１、ｗ２…順に、重複部Ｗ１、Ｗ２に単独に所属する加工位置数（図３参照）。
【００４６】
ｈ１、ｈ２…順に、エリアＥ１又はＦ１、エリアＥ２又はＦ２に所属する延べ加工位置数、即ち、ｈｉ＝ｅｉ＋ｗｉ＋ｆｉ（ｉ＝１，２）。
【００４７】
ｗｉｅ、ｗｉｆ（ｉ＝１，２）…Ｗｉ（ｉ＝１，２）に単独に所属する穴のうち、順に、エリアＥｉ、エリアＦｉに配分する加工位置数、即ち、ｗｉ＝ｗｉｅ＋ｗｉｆ。
【００４８】
Ｅ１´、Ｅ２´、Ｆ１´、Ｆ２´…順に、最終的なエリアＥ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２の従属加工位置数。
【００４９】
なお、以下では、ｈ１≧ｈ２として議論を進めるが、さもなければ１と２を入れ替えて考えればよい。
【００５０】
上記の記号を用いて、最小化すべき目的を数式で表わしたものが、既に示した（１）式である。この目的をＳと表現すると、次式のようになる。
【００５１】
Ｓ＝ｍａｘ（Ｅ１´，Ｅ２´）＋ｍａｘ（Ｆ１´，Ｆ２´）　　…（１´）
【００５２】
次に（１）式を最小化するための方法を検討する。Ｅｉ´＝ｅｉ＋ｗｉｅ（ｉ＝１，２）、Ｆｉ´＝ｆｉ＋ｗｉｅ（ｉ＝１，２）であることから、（１）式の第１項、第２項は、次のように表わすことができる。
【００５３】
【数１】

【００５４】
ここで、記号Δｅ＝ｅ１−ｅ２、Δｆｗ＝ｆ１−ｆ２＋ｗ１−ｗ２、Δｈ＝ｈ１−ｈ２（Δｅ＋Δｆｗ＝Δｈである）を定義し、又、ｗｉｆ＝ｗｉ−ｗｉｅ（ｉ＝１，２）であることを使って、（２）式、（３）式を、次のように、ｗ１ｅ、ｗ２ｅによる式で書き直す。
【００５５】
【数２】

【００５６】
即ち、図６に示す如く、Ｓの値は、平行な２つの直線Ａ、Ｂで仕切られる３つの領域に応じて、次のようにして求めることができる（ここで、Δｈ＝ｈ１−ｈ２≧０即ちΔｅ≧−Δｆｗで議論を進めていることに注意）。
【００５７】
【数３】

【００５８】
中段の式ｅ１＋ｆ１＋ｗ１は、ｈｉ即ちＥ１、Ｆ１に属する加工位置数の合計であり、分配数ｗ１ｅ、ｗ２ｅによらず一定値である。又、加工位置数であるから、ショット数の最小値である。上段、下段の式は、中段の領域に近くなるに従って小さくなり、境界線Ａ：ｗ２ｅ＝ｗ１ｅ＋Δｅ、Ｂ：ｗ２ｅ＝ｗ１ｅ−Δｆｗ上での値がｈ１であるような関数である。又、領域を仕切る２つの直線Ａ：ｗ２ｅ＝ｗ１ｅ＋Δｅ、及び、Ｂ：ｗ２ｅ＝ｗ１ｅ−Δｆｗ上の点で配分する場合は、順に、Ｅ１´＝Ｆ１´、及び、Ｅ２´＝Ｆ２´が成立する。即ち、同時加工エリアにおける加工位置数が同一であり、ＣＯ_２レーザのようなエネルギ分割方式の加工機の場合は、ダンパに回避する必要が無くなる。従って、これら直線上の点に対応する加工位置配分の場合が、最も適している。なお、ｗ１ｅ、ｗ２ｅの上限は、それぞれｗ１、ｗ２であり（全てをＥに配分）、下限は０，０である（全てをＦに配分）。
【００５９】
以上の考察から、傾きが１で切片がΔｅ、−Δｆｗの２つの直線Ａ、Ｂ上にある点がダンパ移動最小化も考慮した最適解で、直線に囲まれた点は、（１）式を最小化する解であることが分かる。しかし、直線と解空間を表わす領域Ｃ：［０，０］×［ｗ１，ｗ２］との関係により、最良解を求めるための手順が異なってくる。
【００６０】
図７を用いて、本発明に係る解法による、処理分岐及び解位置を説明する（ダンパ回避を考慮する、しないの区別無しに適用可能）。ここで、ケース番号を１から７まで割り振っているが、番号が増えるに連れ、切片Δｅ、−Δｆｗが小さくなる順であることに注意する。以下に、各ケースの説明を行なう。
【００６１】
ケース１：Δｅ≧ｗ２且つ−Δｆｗ≧ｗ２
２直線Ａ、Ｂは解空間Ｃで交差しない。そこで、直線Ｂに最も近い点Ｐ１（０，ｗ２）を解とする（最良解）。
【００６２】
ケース２：Δｅ≧ｗ２且つ０≦−Δｆｗ≦ｗ２
直線Ｂがｗ２ｅ軸と直交する点Ｐ２（０，−Δｆｗ）を解とする（最適解）。
【００６３】
ケース３：Δｅ≧ｗ２且つ−ｗ１≦−Δｆｗ≦０
直線Ｂがｗ１ｅ軸と直交する点Ｐ３（Δｆｗ，０）を解とする（最適解）。
【００６４】
ケース４：Δｅ≧ｗ２且つ−Δｆｗ≦−ｗ１
解空間Ｃは２直線Ａ、Ｂに挟まれた領域に含まれる。従って、全ての解は等価値なので、例えば点Ｐ４（０，０）を解とする。
【００６５】
ケース５：０≦Δｅ≦ｗ２
直線Ａがｗ２ｅ軸と直交する点Ｐ５（０，Δｅ）を解とする（最適解）。
【００６６】
ケース６：−ｗ１≦Δｅ≦０
直線Ａがｗ１ｅ軸と直交する点Ｐ６（−Δｅ，０）を解とする（最適解）。
【００６７】
ケース７：Δｅ≦−ｗ１
２直線Ａ、Ｂは解空間Ｃに交差しない。そこで、直線Ａに最も近い点Ｐ７（ｗ１，０）を解とする（最良解）。
【００６８】
このケース分類は、例えば図８に示すような手順で実現することができる。
【００６９】
【実施例】
図４に示した例を用いて、従来の解法と、本発明による解法との、解が求まるまでのステップ数を比較する。但し、ここでは簡単のため、比較演算、絶対値演算等は評価の対象とせず、加減剰余算のみで評価する。本発明による解法では、例１、例２に拘らず、図８のステップＸにおいて加算が４回、ステップＹにおいて加減算が３回の合計７回加減算が発生するのみである。一方、従来の方法では、図９に示すように、例１では加減算が９回、剰余算が１回、例２では加減算が１０回、剰余算が２回発生してしまう。
【００７０】
なお、これまでの説明では２軸加工機について説明されていたが、分割素子を１４Ａ、１４Ｂとを増やして、図１０に示すような構成とすれば、３軸以上の場合でも複数軸加工が可能である。３軸加工の場合、既に説明した記号に倣って、図１１に示す如く、ｅ３、ｆ３、ｗ３、ｈ３、Ｅ３´、Ｆ３´を定義する。又、ｗｉからｅｉ、ｆｉへの配分量は、これまでと同様に、ｗｉｅ、ｗｉｆ（ｉ＝１，２，３）であり、又、以下では、ｈ１≧ｈ２且つｈ１≧ｈ３で説明する。
【００７１】
目的関数Ｓ＝ｍａｘ（Ｅ１´，Ｅ２´，Ｅ３´）＋ｍａｘ（Ｆ１´，Ｆ２´，Ｆ３´）の各項は、次式で表わされる。
【００７２】
【数４】

【００７３】
これに対して、記号Δｅ１２＝ｅ１−ｅ２、Δｅ１３＝ｅ１−ｅ３、Δｆｗ１２＝ｆ１−ｆ２＋ｗ１−ｗ２、Δｆｗ１３＝ｆ１−ｆ３＋ｗ１−ｗ３を導入し、ｗ１ｅ、ｗ２ｅ、ｗ３ｅを軸にとったグラフで、Ｓを最小とする範囲を表すと、次の４平面に囲まれた領域となる（ここで、Δｅ１２≧−Δｆｗ１２且つΔｅ１３≧−Δｆｗ１３であることに注意する）。
【００７４】
Ｄ：ｗ２ｅ＝ｗ１ｅ−Δｆｗ１２
Ｅ：ｗ２ｅ＝ｗ１ｅ＋Δｅ１２
Ｆ：ｗ３ｅ＝ｗ１ｅ−Δｆｗ１３
Ｇ：ｗ３ｅ＝ｗ１ｅ＋Δｅ１３
【００７５】
この領域及び解空間Ｈを図１２に示す。４平面のうち前者２つＤ、Ｅは、法線（１，−１，０）を持ち、互いに平行である。後者２つＦ、Ｇは、法線（１，０，−１）を持ち、互いに平行である。この領域の境界線上では、Ｆ１´＝Ｆ２´（Ｄ上）又はＥ１´＝Ｅ２´（Ｅ上）又はＦ１´＝Ｆ３´（Ｆ上）又はＥ１´＝Ｅ３´（Ｇ上）が成り立つ。又、平面ＥとＧの交線ｅｆ上は、Ｅ１´＝Ｅ２´＝Ｅ３´が、平面ＤとＦの交線ｃｄ上はＦ１´＝Ｆ２´＝Ｆ３´が成立する。エネルギ分割方式のＣＯ_２レーザ機のように、ダンパ移動を無くしたい場合には、そのような交差点が最適解である。
【００７６】
３軸加工機の場合は、２軸加工機の場合を応用すれば、ほぼ同様の手順で最良解を求めることができる。即ち、２軸加工機の場合には、Δｅ、−Δｆｗと、−ｗ１、ｗ２、０とを比較してケース分けしたが、３軸加工機の場合には、Δｅ１２、−Δｆｗ１２と、−ｗ１、ｗ２、０とを、Δｅ１３、−Δｆｗ１３と−ｗ１、ｗ３、０とを比較してケース分けすればよい。
【００７７】
同様の考察から、一般のＮ軸機に対しても、本発明を適用できることは明らかである。
【００７８】
例えば、４軸機の場合は、目的関数Ｓを最小とする３次元領域Ｒは、既に述べたものと同様の記号を用いて記すと、
【００７９】
【数５】

（但し、ｈ１≧ｈ２且つｈ１≧ｈ３≧ｈ１≧ｈ４となるように添字を入れかえているため、Δｅ１２≧−Δｆｗ１２且つΔｅ１３≧−Δｆｗ１３且つΔｅ１４≧−Δｆｗ１４である）
に囲まれた領域として表せる。
【００８０】
従って、解の存在する４次元箱型範囲Ｃ：［０，０，０，０］×［ｗ１，ｗ２，ｗ３，ｗ４］とＲの位置関係をΔｅ１２、Δｅ１３、Δｅ１４、Δｆｗ１２、Δｆｗ１３、Δｆｗ１４を用いて調べ、ＣとＲの境界面が交差する場合は、その任意の交差点を解とし、ＣがＲに完全に含まれる場合は、Ｃの任意の点を解とし、Ｒの外部にＣがある場合は、Ｒの境界面上の点でＣに最も近い点を解とすればよい。
【００８１】
なお、前記実施形態においては、高速位置決め手段がスキャナとされ、低速位置決め手段がステージとされていたが、位置決め手段の種類や組合せはこれに限定されず、例えば出願人が特開２０００−７１０８９や特開２０００−３３４６３７で提案したような、リニアモータＸＹステージと高速加工機とを組み合わせたスクリーンカットシステム、あるいはフラッシュカットシステムであってもよい。
【００８２】
又、適用対象も、点状の加工を行なうレーザ穴開け機に限定されず、線状の加工を行なうレーザ切断機、特開平１１−１４９３１７に記載された２ヘッドレーザ加工機や、機械式ドリルの穴開け機、ヒューズ溶断機、マーキング装置、露光装置等にも同様に適用できる。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、複数軸加工機の重複エリア穴配分処理を簡単に行なうことができる。特に、エネルギ分割方式においては、同時加工エリアの加工位置数を均等にすることにより、ダンパ移動を無くすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】２軸のレーザ穴開け機の構成を示す光路図
【図２】前記レーザ穴開け機で用いられるガルバノスキャナの具体的構成例を示す正面図
【図３】本発明が対象とする重複配分処理の説明図
【図４】特願２００１−３３１５５０で提案した重複配分の方法を示す線図
【図５】本発明が適用されるレーザ穴開け機の全体構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施形態において目的関数Ｓを算出する式の境界線を示す線図
【図７】同じく処理分岐と解位置の説明図
【図８】前記実施形態における処理手順を示す流れ図
【図９】本発明と従来例のステップ数を比較して示す線図
【図１０】３軸以上のレーザ加工機への適用方法を示すブロック図
【図１１】同じく平面図
【図１２】同じく解空間を示す線図
【符号の説明】
１０…レーザ発振器
１４、１４Ａ、１４Ｂ…分割素子
１８、２０…ガルバノスキャナ
３０…レーザ穴開け機
４０…ＰＣ（パソコン）
４２…加工データファイル群
４４…加工データ変換プログラム
４６…加工データ
４８…動作モデルファイル
５０…動作モデル読込みプログラム
５２…動作モデルデータ
５４…加工計画プログラム
５６…加工制御プログラム

Claims (12)

1. 広範囲低速位置決め手段と狭範囲高速位置決め手段を用いて位置決めされるワークに散在する複数の加工位置を、複数の加工手段を用いて加工する際の加工計画方法であって、
   各加工手段の加工領域における加工エリア重複部の加工位置を、総ショット数が最小となるように各加工エリアに分配することを特徴とする加工機の加工計画方法。
2. 前記加工手段の加工領域における重複部の加工位置を、同時加工エリアの加工位置数が均一となるように、各加工エリアに分配することを特徴とする請求項１に記載の加工機の加工計画方法。
3. ２個の加工手段の各加工領域ｉ（１≦ｉ≦２）において２つの加工エリアＥｉ、Ｆｉが重複していて、Ｅｉ、Ｆｉに単独に所属する加工位置数がｅｉ、ｆｉで、Ｅｉ、Ｆｉの重複部に属する加工位置数がｗｉであるとき、
   まず、ｈｉ＝ｅｉ＋ｗｉ＋ｆｉ（ｉ＝１，２）を計算した結果、ｈ１＜ｈ２ならば添え字１，２を交換し、
   次いでｗｉｅ、ｗｉｆ（１≦ｉ≦２）を、ｗｉからｅｉ、ｆｉに分配する加工位置数とすると、
   ｗ１ｅ−ｗ２ｅ平面において、直線Ａ：ｗ２ｅ＝ｗ１ｅ＋ｅ１−ｅ２、又は直線Ｂ：ｗ２ｅ＝ｗ１ｅ−（ｆ１−ｆ２＋ｗ１−ｗ２）］が、領域Ｃ：［０，０］×［ｗ１，ｗ２］と交差するならば、その交差点又はその間の点の１点を解（ｗ１ｅ，ｗ２ｅ）とし、
   直線Ａ、Ｂに挟まれる領域に領域Ｃが含まれるならば、領域Ｃの任意の点を解とし、
   直線Ａ、Ｂに挟まれる領域の外部に領域Ｃがあるならば、直線Ａ又はＢに最も近い領域Ｃの点を解とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の加工機の加工計画方法。
4. 前記直線Ａ又はＢに最も近い領域Ｃの点を、該直線Ａ又はＢ上の点とすることを特徴とする請求項３に記載の加工機の加工計画方法。
5. ｎ個の加工手段の各加工領域ｉにおいて２つの加工エリアＥｉ、Ｆｉ（１≦ｉ≦ｎ）が重複していて、Ｅｉ、Ｆｉに単独に所属する加工位置数がｅｉ、ｆｉで、Ｅｉ、Ｆｉの重複部に属する加工位置数がｗｉであるとき、
   まず、ｈｉ＝ｅｉ＋ｗｉ＋ｆｉ（ｉ＝１〜ｎ）を計算し、ｈ１≧ｈｉ（２≦ｉ≦ｎ）となるように添え字を入れ替え、
   次いでｗｉｅ、ｗｉｆ（１≦ｉ≦ｎ）を、ｗｉからｅｉ、ｆｉに分配する加工位置数とすると、
   ｎ次元のｗ１ｅ−…−ｗｎｅ空間において、平面ｗｉｎｅ：ｗｎｅ＝ｗｉｅ＋ｅｉ−ｅｎ及び平面ｗｉｎｆｗ：ｗｎｅ＝ｗｉｅ−（ｆｉ−ｆｎ＋ｗｉ−ｗｎ）（１≦ｉ≦ｎ）に対し、
   ｎ次元のｗ１ｅ−…−ｗｎｅ空間において、平面ｗｉｎｅ：ｗｎｅ＝ｗｉｅ＋（ｅｉ−ｅｎ）及び平面ｗｉｎｆｗ：ｗｎｅ＝ｗｉｅ−（ｆｉ−ｆｎ＋ｗｉ−ｗｎ）（１≦ｉ≦ｎ）に対し、平面ｗｉｎｅと平面ｗｉｎｆｗに挟まれる領域Ｒｉの１≦ｉ≦ｎ全ての重なり領域Ｒについて、
   平面ｗｉｎｅと平面ｗｉｎｆｗに挟まれる帯状の領域Ｒｉの１≦ｉ≦ｎ全ての重なり領域Ｒについて、
   ｎ次元箱型範囲Ｃ：［０，…，０］×［ｗ１，…，ｗｎ］と領域Ｒの境界面が交差するならば、領域Ｒの境界面上の点で範囲Ｃ内の任意の点を解とし、
   領域Ｒに範囲Ｃが含まれるならば、範囲Ｃ内の任意の点を解とし、
   領域Ｒの外部に範囲Ｃがあるならば、領域Ｒの境界上の点で範囲Ｃに最も近い点を解とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の加工機の加工計画方法。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の加工計画方法により決定された加工を行なうことを特徴とする加工方法。
7. 請求項１乃至５のいずれかに記載の加工計画方法又は請求項６に記載の加工方法を実施するためのコンピュータプログラム。
8. 広範囲低速位置決め手段と狭範囲高速位置決め手段を用いて位置決めされるワークに散在する複数の加工位置を、複数の加工手段を用いて加工する際の加工計画装置であって、
   各加工手段の加工領域における加工エリア重複部の加工位置を、総ショット数が最小となるように各加工エリアに分配する手段を備えたことを特徴とする加工機の加工計画装置。
9. 広範囲低速位置決め手段と狭範囲高速位置決め手段を用いて位置決めされるワークに散在する複数の加工位置を、複数の加工手段を用いて加工する際の加工計画装置であって、
   各加工手段の加工領域における加工エリア重複部の加工位置を、総ショット数が最小、且つ、同時加工エリアの加工位置数が均一となるように、各加工エリアに分配する手段を備えたことを特徴とする加工機の加工計画装置。
10. 請求項８又は９に記載の加工計画装置を含むことを特徴とする加工装置。
11. 請求項８又は９に記載の加工計画装置又は請求項１０に記載の加工装置を実現するためのコンピュータプログラム。
12. 請求項７又は１１に記載のコンピュータプログラムが記録された、コンピュータ読取り可能な記録媒体。

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