JP2012187620A - Laser processing method and laser processing planning method - Google Patents

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卓也 西村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce processing time.SOLUTION: The laser processing method for performing processing by deflecting a laser pulse by a deflector while moving an object to be processed by a moving device and making the laser pulse incident on a processing position of the object to be processed includes a process (a) for demarcating a plurality of processing ranges Aalong a first direction on the object to be processed, a process (b) for estimating processing time tfor each of the plurality of the processing ranges A, and a process (c) for determining a moving speed for moving the object to be processed to a first direction by the moving device with the processing range Aas a unit while adding slack time slarger than zero to the processing time tfor at least one of the processing ranges A.

Description

本発明は、加工対象物にレーザビームを照射して行うレーザ加工方法、及びレーザ加工の加工計画方法に関する。   The present invention relates to a laser processing method performed by irradiating a workpiece with a laser beam and a processing plan method for laser processing.

図14を参照し、従来のレーザ加工方法及びレーザ加工計画方法について説明する。たとえばプリント基板等の加工対象物にレーザビームを照射し、照射位置に穴をあけるレーザドリル等の加工においては、XYステージ及びガルバノスキャナを用いて、加工対象物上におけるレーザビームの入射位置を移動させる。   A conventional laser processing method and laser processing planning method will be described with reference to FIG. For example, in laser drilling or the like that irradiates a workpiece such as a printed circuit board with a laser beam and opens a hole at the irradiation position, the incident position of the laser beam on the workpiece is moved using an XY stage and a galvano scanner. Let

レーザ加工に先立って、加工対象物上に複数の加工エリアを、たとえば図14に示すように、すべての被加工位置がいずれかの加工エリアにおさまり、かつ加工エリアの数が最小となるように画定する。そして各加工エリア内の被加工位置の加工順序を、たとえば加工時間が最短となるように決定する。決定に際しては、巡回セールスマン問題(TSP)として定式化し、3−opt法やリンカーニハン法を適用する。図14の吹き出しには、ある加工エリアにおける加工経路(被加工位置を加工順序にしたがって結んだ線)の一部を示した。   Prior to the laser processing, a plurality of processing areas are formed on the processing target so that all the processing positions are included in any one of the processing areas as shown in FIG. 14, for example, and the number of processing areas is minimized. Define. Then, the processing order of the processing positions in each processing area is determined so that the processing time is the shortest, for example. For the determination, it is formulated as a traveling salesman problem (TSP), and the 3-opt method or the linker-Nihan method is applied. A balloon in FIG. 14 shows a part of a processing path (a line connecting processing positions in the processing order) in a certain processing area.

レーザ加工に当たっては、加工対象物はXYステージ上に保持され、加工対象物上に画定された加工エリアの一つがガルバノスキャナのスキャンエリア(加工可能範囲)に配置される。ガルバノスキャナの駆動は、ステージを停止させた状態で行われ、ガルバノスキャナで走査されたレーザビームが、加工に先立って定められた順序で、加工エリア内の被加工位置に入射し、被加工位置の加工が行われる。   In laser processing, an object to be processed is held on an XY stage, and one of the processing areas defined on the object to be processed is arranged in a scan area (processable range) of the galvano scanner. The galvano scanner is driven with the stage stopped, and the laser beam scanned by the galvano scanner is incident on the processing position in the processing area in the order determined prior to processing. Is processed.

一つの加工エリアの加工が終了すると、ステージで加工対象物を移動させ、異なる加工エリア、たとえば加工が終了した加工エリアに隣接する加工エリアを、ガルバノスキャナのスキャンエリアに配置する。そして同様に、ステージを停止させた状態で、ガルバノスキャナのスキャンエリアに配置された加工エリア内の被加工位置にレーザビームを入射させる。これを繰り返す、いわゆるステップアンドリピートの動作で、加工対象物上に画定されたすべての加工エリアの加工を行う。   When the processing of one processing area is completed, the processing object is moved on the stage, and a different processing area, for example, a processing area adjacent to the processing area that has been processed, is arranged in the scan area of the galvano scanner. Similarly, with the stage stopped, the laser beam is incident on the processing position in the processing area arranged in the scan area of the galvano scanner. The processing of all processing areas defined on the processing object is performed by a so-called step-and-repeat operation that repeats this.

加工対象物上におけるレーザ光照射位置指令の順序を、搬送系位置指令の順序が目的に沿ったものとなるように並べ替える加工計画部を備えるレーザ加工装置の発明が開示されている(たとえば、特許文献1参照)。   An invention of a laser processing apparatus including a processing planning unit that rearranges the order of laser beam irradiation position commands on a processing target so that the order of transfer system position commands is in accordance with the purpose is disclosed (for example, Patent Document 1).

特許文献1には、搬送系位置指令を生成する方法についての記載はあるが、速度指令を生成する方法に関する記載はない。特許文献1記載のレーザ加工装置で行われる加工の形態は、ステップアンドリピートの延長線上のもの、すなわち、単にステップ幅を小さくし、ステップ移動中に加工を行うものであり、被加工位置の加工順序、ステージ軌道などが同時に計画されるわけではない。   Patent Document 1 describes a method for generating a transport system position command, but does not describe a method for generating a speed command. The form of processing performed by the laser processing apparatus described in Patent Document 1 is on the extension line of step-and-repeat, that is, by simply reducing the step width and performing processing during step movement. The order, stage trajectory, etc. are not planned at the same time.

特許第3561159号公報Japanese Patent No. 3561159

本発明の目的は、加工時間を短くすることが可能なレーザ加工方法及びレーザ加工計画方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a laser processing method and a laser processing planning method capable of shortening the processing time.

本発明の一観点によると、(a)複数の加工範囲が第1の方向に沿って画定された加工対象物を準備する工程と、(b)前記加工対象物を前記第1の方向に移動させながら、レーザパルスを前記加工対象物上の被加工位置に入射させ加工を行う工程とを有し、前記工程(b)においては、前記加工範囲の加工ごとに、平均速度があらかじめ定められた値となるように、前記加工対象物を前記第1の方向に移動させ、かつ、少なくとも一つの前記加工範囲の加工時に、前記加工対象物を移動させる速度を変化させるレーザ加工方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, (a) preparing a workpiece having a plurality of machining ranges defined along a first direction, and (b) moving the workpiece in the first direction. In the step (b), an average speed is determined in advance for each processing in the processing range. There is provided a laser processing method for moving the object to be processed in the first direction and changing a speed at which the object to be processed is moved at the time of processing in at least one of the processing ranges. .

また、本発明の他の観点によると、移動装置で加工対象物を移動させながら、偏向器でレーザパルスを偏向し、該加工対象物の被加工位置に入射させて加工を行うレーザ加工の計画方法であって、(a)加工対象物上の第1の方向に沿って、複数の加工範囲Aを画定する工程と、(b)前記複数の加工範囲Aの各々について、加工時間tを見積もる工程と、(c)少なくとも一つの前記加工範囲Aについて、0より大きいスラックタイムsを、前記工程(b)で見積もられた加工時間tに加え、前記加工範囲Aを単位として、移動装置によって前記加工対象物を前記第1の方向に移動させる移動速度を決定する工程とを有するレーザ加工計画方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a laser processing plan for performing processing by deflecting a laser pulse with a deflector and making it incident on a processing position of the processing target while moving the processing target with a moving device. A method comprising: (a) defining a plurality of processing ranges A i along a first direction on the workpiece; and (b) a processing time t for each of the plurality of processing ranges A i. a step of estimating i , and (c) for at least one processing range A i , a slack time s i greater than 0 is added to the processing time t i estimated in step (b), and the processing range A i And a step of determining a moving speed for moving the object to be processed in the first direction by a moving device.

本発明によれば、加工時間を短くすることが可能なレーザ加工方法及びレーザ加工計画方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the laser processing method and laser processing plan method which can shorten processing time can be provided.

実施例によるレーザ加工計画方法の大略を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline of the laser processing planning method by an Example. 加工対象物上に画定された複数の横長エリア、及び、各横長エリア内における加工経路を示す概略図である。It is a schematic diagram showing a plurality of horizontally long areas defined on a processing object and a processing path in each horizontally long area. 図1に示す、実施例によるレーザ加工計画方法のステップS102の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of step S102 of the laser processing planning method by an Example shown in FIG. 横長エリア内に画定される短冊状の加工範囲の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the strip-shaped processing range defined in a horizontally long area. ステップS202で見積もられる、短冊状加工範囲ごとの加工時間の一例を表すグラフである。It is a graph showing an example of the processing time for every strip-shaped processing range estimated by step S202. (A)及び(B)は、短冊状加工範囲を単位として定められるステージ移動速度の一例を示す概略図である。(A) And (B) is the schematic which shows an example of the stage moving speed defined for a strip-shaped processing range as a unit. スラックタイムsを追加し、短冊状加工範囲Aへの進入速度vを決定する方法の一例を示すフローチャートである。Add a slack time s i, is a flow chart showing an example of a method of determining the approach velocity v i to strip machining area A i. (A)〜(C)は、vi+1 max、vi+1 min、及びvi+1 TRYの大小関係を図形的に示すグラフである。(A)-(C) are the graphs which graphically show the magnitude relationship of v i + 1 max , v i + 1 min , and v i + 1 TRY . (A)及び(B)は、それぞれスラックタイム付加前、付加後のステージ速度を示すグラフである。(A) and (B) are graphs showing the stage speed before and after the addition of slack time, respectively. (A)及び(B)は、矩形Cにスラックタイムsを導入し、短冊状加工範囲Aの加工開始時(短冊状加工範囲Ai−1の加工終了時)及び加工終了時(短冊状加工範囲Ai+1の加工開始時)におけるステージ速度の連続性を確保する方法の一例を示すグラフである。(A) and (B), introducing a slack time s i in a rectangular C i, processing at the start of the strip-shaped working range A i (during strip processing range A i-1 of the processing end), and at end of processing ( It is a graph which shows an example of the method of ensuring the continuity of the stage speed in the strip-shaped process range Ai + 1 at the time of a process start. ステージ移動速度調整方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the stage moving speed adjustment method. 実施例によるレーザ加工計画方法によって決定された計画に基いて行われるレーザ加工の進捗例を示すグラフである。It is a graph which shows the progress example of the laser processing performed based on the plan determined by the laser processing planning method by an Example. 実施例によるレーザ加工方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the laser processing method by an Example. 従来のレーザ加工方法及びレーザ加工計画方法について説明する概略図である。It is the schematic explaining the conventional laser processing method and laser processing planning method. 変更された加工経路の一例を示す概略的な平面図である。It is a schematic top view which shows an example of the changed process path | route.

図1及び図2を参照して、実施例によるレーザ加工計画方法の大略を説明する。実施例によるレーザ加工計画方法は、レーザ加工に先立って実施され、レーザ加工は、たとえば実施例によるレーザ加工計画方法によって決定された計画に基いて実施される。   An outline of the laser processing planning method according to the embodiment will be described with reference to FIGS. The laser processing planning method according to the embodiment is performed prior to the laser processing, and the laser processing is performed based on a plan determined by, for example, the laser processing planning method according to the embodiment.

図1は、実施例によるレーザ加工計画方法の大略を示すフローチャートである。実施例によるレーザ加工計画方法においては、まずステップS101において、加工対象物上に横長のエリアを画定(配置を決定)する。次にステップS102において、横長の各エリアについて、エリア内の被加工位置の加工順序と、エリア加工時のステージ移動速度とを決定する。なお、レーザ加工においては、レーザ光源から出射されたレーザパルスが、ガルバノスキャナ(ビーム偏向器)で出射方向を変化(走査、偏向)されて、被加工位置に照射される。レーザパルスの照射は、加工対象物をたとえばステージ(移動装置)で直線的に移動させながら行われる。   FIG. 1 is a flowchart showing an outline of a laser processing planning method according to an embodiment. In the laser processing planning method according to the embodiment, first, in step S101, a horizontally long area is defined (arrangement is determined) on the processing object. Next, in step S102, for each horizontally long area, the processing order of the processing positions within the area and the stage moving speed during area processing are determined. In laser processing, a laser pulse emitted from a laser light source is irradiated with a galvano scanner (beam deflector) with its emission direction changed (scanned, deflected) and irradiated on a processing position. The laser pulse irradiation is performed while moving the workpiece linearly on, for example, a stage (moving device).

図2は、加工対象物上に画定された複数の横長エリア、及び、各横長エリア内における加工経路を示す概略図である。本図においては、図面横方向に長い横長エリアが、縦方向に沿って複数画定されている。横長エリアの長さ方向(横方向)の長さは、たとえば数百mmであり、幅方向(縦方向)の長さは、数十mm、たとえば30mm〜60mmである。この値は、ガルバノスキャナのスキャンエリアが、たとえば一辺が30mm〜60mmの正方形状であることに基く。   FIG. 2 is a schematic diagram showing a plurality of horizontally long areas defined on the object to be processed and a processing path in each horizontally long area. In this figure, a plurality of horizontally long areas extending in the horizontal direction of the drawing are defined along the vertical direction. The length in the length direction (horizontal direction) of the horizontally long area is, for example, several hundred mm, and the length in the width direction (vertical direction) is several tens mm, for example, 30 mm to 60 mm. This value is based on the fact that the scan area of the galvano scanner has a square shape with one side of 30 mm to 60 mm, for example.

なお、本図には、一つの横長エリアにおける加工経路を拡大して示した。実施例によるレーザ加工計画方法によって決定された条件にしたがって、一つの横長エリアのレーザ加工を行う場合、横長エリアは、ステージによって、長さ方向の一方から他方に向かう一方向に沿って、ガルバノスキャナのスキャンエリアを移動される。たとえば横長エリア内の被加工位置が極めて密集している範囲が、スキャンエリア内にあるときには、ステージによる加工対象物の移動(搬送)速度が0となることはありうるが、移動方向は逆向きにはならない。また、被加工位置が相対的に密に存在している範囲の加工を行う際には、ステージの移動速度(ステージによる加工対象物の移動速度)を相対的に小さくし、相対的に疎に存在している範囲の加工を行う際には、ステージの移動速度を相対的に大きくする。なお、各横長エリア内における被加工位置の加工順序(加工経路)の決定は、たとえば基本的に巡回セールスマン問題(TSP)を適用することにより行う。   In this figure, the machining path in one horizontally long area is shown enlarged. When performing laser processing of one horizontally long area according to the conditions determined by the laser processing planning method according to the embodiment, the horizontally long area is galvano-scanned along one direction from one side of the length direction to the other by the stage. The scan area is moved. For example, when the range in which the positions to be processed in the horizontally long area are very dense is in the scan area, the moving (conveying) speed of the object to be processed by the stage may be 0, but the moving direction is reverse. It will not be. In addition, when performing processing in a range where the processing positions exist relatively densely, the stage moving speed (moving speed of the object to be processed by the stage) is relatively small and relatively sparse. When processing the existing range, the moving speed of the stage is relatively increased. It should be noted that the processing order (processing path) of the processing position in each horizontally long area is basically determined by applying the traveling salesman problem (TSP), for example.

図3は、図1に示す、実施例によるレーザ加工計画方法のステップS102の詳細を示すフローチャートである。ステップS102は、たとえばステップS201〜S204の各ステップを含む。   FIG. 3 is a flowchart showing details of step S102 of the laser processing planning method according to the embodiment shown in FIG. Step S102 includes, for example, steps S201 to S204.

ステップS101において、加工対象物上に横長のエリアを画定した後、ステップS201において、横長エリアの長手方向を区切り、横長エリア内の長さ方向に沿って、複数の短冊状の加工範囲を画定する。ステップS202においては、短冊状加工範囲ごとのパスを生成(被加工位置の加工順序、加工経路を決定)し、各短冊状加工範囲の加工時間を見積もる。ステップS203においては、各短冊状加工範囲を基準として、ステージの移動速度を決定する。ステージの移動速度は、各短冊状加工範囲の被加工位置の配置に応じ、一連の加工が可能なように決定される。そしてステップS204において、ステップS203で決定されたステージ移動速度、及び、ステップS202で決定された(連続的)加工経路の調整を行う。   In step S101, a horizontally long area is defined on the workpiece, and in step S201, the longitudinal direction of the horizontally long area is divided, and a plurality of strip-shaped processing ranges are defined along the length direction in the horizontally long area. . In step S202, a path for each strip-shaped processing range is generated (the processing order of processing positions and processing paths are determined), and the processing time for each strip-shaped processing range is estimated. In step S203, the moving speed of the stage is determined based on each strip-shaped processing range. The moving speed of the stage is determined so that a series of processing is possible according to the arrangement of processing positions in each strip processing range. In step S204, the stage moving speed determined in step S203 and the (continuous) machining path determined in step S202 are adjusted.

図4は、横長エリア内に画定される短冊状の加工範囲の一例を示す概略図である。本図を参照し、ステップS201について詳述する。ステップS201においては、横長エリア内の長さ方向に沿って、たとえばすべての被加工位置がいずれかの加工範囲に属するように、複数の短冊状加工範囲を画定する。図4には、4つの短冊状加工範囲Ai−2〜Ai+1を示した。短冊状加工範囲Ai−2〜Ai+1は、それぞれ横長エリアの幅を長さとし、幅をLi−2〜Li+1とする、矩形状の範囲である。ステップS201においては、一般に短冊状加工範囲Aの幅L(i=1、2、3・・)が定められる。短冊状加工範囲の幅は、たとえば相互に等しく一定であり、その値Lは、一例としてガルバノスキャナの正方形状スキャンエリアの一辺の1/2(20mm〜25mm)である。なお、短冊状加工範囲Aの添え字iは、一つの横長エリアにおける短冊状加工範囲の加工順序(ガルバノスキャナのスキャンエリアへの進入順序)を示す。すなわち横長エリア加工時におけるステージ移動は、横長エリアの長さ方向に行われ、横長エリアにおいては、短冊状加工範囲Aが最初に加工され、短冊状加工範囲A、A、・・の加工がそれに続けて順に実施される。このため幅Lは、ステージ移動方向に沿う短冊状加工範囲Aの長さである。 FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a strip-shaped processing range defined in the horizontally long area. Step S201 will be described in detail with reference to FIG. In step S201, a plurality of strip-shaped processing ranges are defined along the length direction in the horizontally long area so that, for example, all processing positions belong to any processing range. FIG. 4 shows four strip-shaped processing ranges A i−2 to A i + 1 . The strip-shaped processing ranges A i−2 to A i + 1 are rectangular ranges in which the width of the horizontally long area is set to the length and the width is set to L i−2 to L i + 1 . In step S201, the width L i (i = 1, 2, 3,...) Of the strip-shaped processing range A i is generally determined. The width of the strip-shaped processing range is, for example, equal and constant, and the value L is, for example, 1/2 (20 mm to 25 mm) of one side of the square scan area of the galvano scanner. Note that the subscript i of the strip-shaped processing range A i indicates the processing order of the strip-shaped processing range in one horizontally long area (the order of entering the scan area of the galvano scanner). That is, the stage movement during the processing of the horizontally long area is performed in the length direction of the horizontally long area. In the horizontally long area, the strip-shaped processing range A 1 is processed first, and the strip-shaped processing ranges A 2 , A 3 ,. Processing is carried out in succession subsequently. For this reason, the width L i is the length of the strip-shaped processing range A i along the stage moving direction.

図5は、ステップS202で見積もられる、短冊状加工範囲ごとの加工時間の一例を表すグラフである。本図を参照し、ステップS202について詳述する。ステップS202においては、各短冊状加工範囲におけるパス(加工経路)の生成及び加工時間の見積もり(暫定的な加工時間の決定)を、たとえば巡回セールスマン問題(TSP)に定式化し、解を求めることで行う。パスは、たとえば各短冊状加工範囲における加工時間が最小となるように決定される。ステップS202で、各短冊状加工範囲において生成されたパスを連続させたものが、図2に示した加工経路である。なお、ステップS202で生成されるパス、及び見積もられる各短冊状加工範囲の加工時間は、たとえば各短冊状加工範囲の加工を、ステージが停止している状態で行った場合に、加工時間が最小となるそれらである。   FIG. 5 is a graph showing an example of the processing time for each strip-shaped processing range estimated in step S202. Step S202 will be described in detail with reference to FIG. In step S202, a path (machining path) generation and machining time estimation (provisional machining time determination) in each strip-like machining range is formulated into, for example, a traveling salesman problem (TSP), and a solution is obtained. To do. For example, the pass is determined so that the processing time in each strip-shaped processing range is minimized. The processing path shown in FIG. 2 is a series of the paths generated in each strip processing range in step S202. Note that the path generated in step S202 and the estimated processing time of each strip-shaped processing range are the minimum processing time, for example, when processing of each strip-shaped processing range is performed while the stage is stopped. It is those that become.

図5のグラフにおいて、横軸は加工時刻を単位「μs」で表し、縦軸は、横長エリアの長手方向の位置を単位「μm」で表す。矩形B、B、Bの縦辺の長さは、それぞれ短冊状加工範囲A、A、Aの幅L、L、Lを示し、横辺の長さは、短冊状加工範囲A、A、Aの加工時間の見積もりt、t、tを示す。他の矩形についても同様である。なお、短冊状加工範囲の幅はたとえば相互に等しい(=L)ため、矩形の縦辺の長さも相互に等しい。また、被加工位置が相対的に密な短冊状加工範囲、たとえば短冊状加工範囲Aの加工に要する時間は相対的に長いため、その短冊状加工範囲に対応する矩形、たとえば矩形Bは、相対的に横長である。ステップS202においては、一般に短冊状加工範囲Aを加工するための見積もり時間t(i=1、2、3・・)が定められる。 In the graph of FIG. 5, the horizontal axis represents the processing time in the unit “μs”, and the vertical axis represents the position in the longitudinal direction of the horizontally long area in the unit “μm”. The lengths of the vertical sides of the rectangles B 1 , B 2 , and B 3 indicate the widths L 1 , L 2 , and L 3 of the strip-shaped processing ranges A 1 , A 2 , and A 3 , respectively. shows the estimated t 1, t 2, t 3 of the strip-shaped working range a 1, a 2, a 3 of the machining time. The same applies to other rectangles. In addition, since the width of the strip-shaped processing range is equal to each other (= L), for example, the lengths of the vertical sides of the rectangle are also equal to each other. Moreover, the relatively dense rectangular working range is the work position, for example because the time required for processing of a strip machining area A 3 is relatively long, rectangular corresponding to the strip-shaped working range, for example, a rectangular B 3 is , Relatively horizontally long. In step S202, generally, an estimated time t i (i = 1, 2, 3,...) For processing the strip-shaped processing range A i is determined.

次に、ステップS203について詳述する。   Next, step S203 will be described in detail.

図6(A)及び(B)は、短冊状加工範囲を単位として定められるステージ移動速度の一例を示す概略図である。図6(A)には、短冊状加工範囲Aを加工する際のステージ移動の平均速度を示した。図6(A)のグラフの横軸は、短冊状加工範囲Aの加工開始時からの経過時間を示し、縦軸は、ステージ移動速度を示す。矩形Cの縦辺の長さは、短冊状加工範囲Aを加工する際のステージ移動の平均速度(v(avg)1)を示す。矩形Cの横辺の長さは、短冊状加工範囲Aを加工するための見積もり時間tを示す。他の矩形C、C等についても同様である。 FIGS. 6A and 6B are schematic diagrams illustrating an example of the stage moving speed determined in units of strip-shaped processing ranges. In FIG. 6 (A), showed an average speed of the stage movement at the time of processing a strip machining area A i. The horizontal axis of the graph in FIG. 6 (A) shows the elapsed time from the start a process for a strip-shaped working range A 1, the vertical axis represents the stage moving speed. The length of the longitudinal sides of the rectangular C 1 represents the average speed of the stage movement at the time of processing the strip-shaped working range A 1 (v (avg) 1 ). The length of the horizontal side of the rectangle C 1 shows the estimated time t 1 for processing a strip machining area A 1. The same applies to the other rectangles C 2 and C 3 .

なお、短冊状加工範囲Aを加工する際のステージ移動の見積もり平均速度v(avg)iは、ステップS201において得られた、短冊状加工範囲Aの幅L、及び、ステップS202において得られた、短冊状加工範囲Aを加工するための見積もり時間tを用いて、以下の式(1)によって求めることができる。

(avg)i=L/t・・(1)

ステップS203においては、短冊状加工範囲A加工開始時のステージ速度(短冊状加工範囲Aへの進入速度)v(v(in)i)を決定する。ここで、短冊状加工範囲A加工終了時のステージ速度(短冊状加工範囲Aからの退出速度)をv(out)iと表記すると、速度の連続性から、

(in)i+1=v(out)i・・(2)

の関係がある。また、各短冊状加工範囲A加工時のステージ移動速度を、それぞれ加速度一定で変化させるという条件のもとでは、

=(v(in)i+v(out)i)×t/2・・(3)

の関係がある。
Incidentally, resulting estimated average velocity v (avg) i of stage movement at the time of processing a strip machining area A i is obtained in step S201, the width L i of the strip-shaped working range A i, and in step S202 was, by using the estimated time t i for processing a strip machining area a i, can be calculated by the following equation (1).

v (avg) i = L i / t i (1)

In step S203, to determine the stage speed of the strip-shaped working range A i machining start time (rate of entry into the strip-shaped machining area A i) v i (v ( in) i). Here, when the stage speed at the end of the strip-shaped processing range A i (the exit speed from the strip-shaped processing range A i ) is expressed as v (out) i , from the continuity of the speed,

v (in) i + 1 = v (out) i (2)

There is a relationship. In addition, under the condition that the stage moving speed during each strip-shaped processing range A i is changed at a constant acceleration,

L i = (v (in) i + v (out) i ) × t i / 2 (3)

There is a relationship.

したがって、短冊状加工範囲A加工時のステージを、各短冊状加工範囲の加工ごとに、それぞれ相互に等しいまたは異なる加速度で、等加速度移動させるとき、L及びtに基いて、たとえば図6(B)に示すステージ移動速度パターンを決定することが可能である。図6(B)のグラフの両軸の意味するところは、図6(A)のグラフにおけるそれらと等しい。図6(B)に示す速度パターンでステージ移動を行うことにより、短冊状加工範囲Aの加工を見積もり加工時間tで行うことができる。本図に示すパターンは、各短冊状加工範囲Aへの進入速度vが決定されれば、一義的に定まることは明らかであろう。 Therefore, when the stage in the strip-shaped processing range A i is moved at the same acceleration with the same or different acceleration for each processing in each strip-shaped processing range, based on L i and t i , for example, FIG. It is possible to determine the stage moving speed pattern shown in FIG. The meanings of both axes in the graph of FIG. 6B are the same as those in the graph of FIG. By performing the stage moving at a speed pattern shown in FIG. 6 (B), it is possible to perform processing of the strip-shaped working range A i an estimated processing time t i. Pattern shown in the figure, if approach speed v i is determined for each strip machining area A i, that uniquely determined will be apparent.

ただし、ステップS203の、ステージ移動速度の決定においては、ステージ移動速度上の制約が加味される。ステージ移動速度上の制約としては、ステージ速度の可能範囲や、ステージの速度変化(加速度)の可能範囲による制限が考えられる。たとえば、短冊状加工範囲AとAi+1との間で、加工時のステージ移動の平均速度v(avg)が大きく異なるとき、加速度範囲の制限から、上式(2)の条件が満たされない場合がある。この場合、たとえば見積もり時間tに、無駄時間(スラックタイム)sを加え、短冊状加工範囲Aを加工するための加工時間を、見積もり時間tとスラックタイムsの和t+sと補正することで、上式(2)の条件を満足させる。ステップS203においては、少なくとも一つの短冊状加工範囲について、0より大きいスラックタイムが、見積もり加工時間に加えられる。 However, in determining the stage moving speed in step S203, restrictions on the stage moving speed are taken into consideration. As a restriction on the stage moving speed, it is conceivable that the stage speed is limited by a possible range or a stage speed change (acceleration) is possible. For example, when the average speed v (avg) of stage movement during processing differs greatly between the strip-shaped processing ranges A i and A i + 1 , the condition of the above equation (2) is not satisfied due to the limitation of the acceleration range There is. In this case, for example, estimate the time t i, the dead time is added (slack time) s i, strip-shaped working range A processing time for processing the i, sum t i + s of estimated time t i and slack time s i By correcting to i , the condition of the above equation (2) is satisfied. In step S203, a slack time larger than 0 is added to the estimated processing time for at least one strip processing range.

図7は、スラックタイムsを追加し、短冊状加工範囲Aへの進入速度vを決定する方法の一例を示すフローチャートである。図7にフローチャートを示す決定方法においては、短冊状加工範囲Aへの進入速度vを決定し、加工順序にしたがって、vi+1、vi+2の順に短冊状加工範囲への進入速度を決定する。 Figure 7 adds a slack time s i, is a flow chart showing an example of a method of determining the approach velocity v i to strip machining area A i. In the determination method shown in a flowchart of FIG. 7, to determine the approach speed v i to strip machining area A i, according to a machining order, to determine the rate of entry into the v i + 1, v i + 2 of the strip-shaped working range in order .

まずステップS301において、スラックタイムsを0としたときの、各短冊状加工範囲Aへの進入速度vの上限値v max及び下限値v minを算出する。進入速度vの上限値v max、下限値v minは、それぞれ下式(4)、(5)で求めることができる。

max=min{L/t+At/2,V}・・(4)

min=max{L/t−At/2,0}・・(5)

ここでAは、ステージの加速度及び減速度の最大値、Vは、ステージ速度の最大値を表す。また、max{p,q}、min{p,q}はそれぞれ、pとqのうち、小さくない値、大きくない値を意味する。なお、短冊状加工範囲A、Aへの進入速度v、vについては、あらかじめ適切な値に決定しておく。
First, in step S301, when the slack time s i is set to 0, the upper limit value v i max and the lower limit value v i min of the approach speed v i to each strip processing range A i are calculated. The upper limit value v i max and the lower limit value v i min of the approach speed v i can be obtained by the following equations (4) and (5), respectively.

v i max = min {L i / t i + At i / 2, V} (4)

v i min = max {L i / t i -At i / 2,0} (5)

Here, A represents the maximum value of the acceleration and deceleration of the stage, and V represents the maximum value of the stage speed. Further, max {p, q} and min {p, q} mean values that are not small and not large, respectively, of p and q. The approach speeds v 1 and v 2 for the strip-shaped processing ranges A 1 and A 2 are determined in advance to appropriate values.

ステップS302〜S306において、短冊状加工範囲Ai+1(i≧2)への進入速度vi+1を以下のように定める。 In steps S302 to S306, the approach speed v i + 1 to the strip-shaped processing range A i + 1 (i ≧ 2) is determined as follows.

ステップS302において、

i+1 TRY=2L/t−v・・(6)

を計算する。vi+1 TRYは、L/t(=v(avg)i)、及び、少なくとも暫定的に定まっているvに基いて算出される値である。
In step S302,

v i + 1 TRY = 2L i / t i −vi i (6)

Calculate v i + 1 TRY is a value calculated based on L i / t i (= v (avg) i ) and at least tentatively determined v i .

続いて、ステップS303において、vi+1 TRYとvi+1 max、vi+1 minとの大小を比較する。 Subsequently, in step S303, v i + 1 TRY is compared with v i + 1 max and v i + 1 min .

図8(A)〜(C)は、vi+1 max、vi+1 min、及びvi+1 TRYの大小関係を図形的に示すグラフである。グラフの横軸は時間、縦軸は速度を示す。本図をも参照しつつ、以後のステップを説明する。 FIGS. 8A to 8C are graphs that graphically show the magnitude relationship between v i + 1 max , v i + 1 min , and v i + 1 TRY . The horizontal axis of the graph indicates time, and the vertical axis indicates speed. The subsequent steps will be described with reference to this figure.

i+1 min≦vi+1 TRY≦vi+1 maxである場合、ステップS304に進み、vi+1の値を、

i+1=vi+1 TRY・・(7)

とする。
When v i + 1 min ≦ v i + 1 TRY ≦ v i + 1 max , the process proceeds to step S304, where the value of v i + 1 is

v i + 1 = v i + 1 TRY (7)

And

図8(A)は、ステップS304に対応するグラフである。L/t(=v(avg)i)とvとで求められるvi+1 TRYが、vi+1 min≦vi+1 TRY≦vi+1 maxを満たすとき、短冊状加工範囲A加工時とAi+1加工時との間のステージ移動速度の連続性が確保されるため、式(7)によってvi+1を定める。 FIG. 8A is a graph corresponding to step S304. When v i + 1 TRY obtained by L i / t i (= v (avg) i ) and v i satisfies v i + 1 min ≦ v i + 1 TRY ≦ v i + 1 max , strip processing range A i and A Since the continuity of the stage moving speed during i + 1 processing is ensured, v i + 1 is determined by equation (7).

i+1 TRY<vi+1 min(アンダーシュート)である場合、ステップS305に進む。この場合、短冊状加工範囲Ai−1からの退出速度(短冊状加工範囲Aへの進入速度v)が過大であったと考え、短冊状加工範囲Ai−1を加工するための加工時間に、スラックタイムsi−1を設定する、あるいは設定しなおす。この処理により短冊状加工範囲Ai+1への進入速度vi+1を、

i+1=vi+1 min・・(8)

とし、短冊状加工範囲Aへの進入速度v及びスラックタイムsi−1を順次、次のように更新する。

=2L/(t+s)−vi+1・・(9)

i−1=2Li−1/(vi−1+v)−ti−1・・(10)

図8(B)は、ステップS305に対応するグラフである。vi+1 TRYがvi+1 min未満である場合、式(8)によりvi+1を定めることにより、短冊状加工範囲A加工時とAi+1加工時との間のステージ移動速度の連続性を確保するとともに、スラックタイムを最小とし、加工時間の増加を抑止することができる。
If v i + 1 TRY <v i + 1 min (undershoot), the process proceeds to step S305. Processing in this case, considered an exit speed from the strip-shaped working range A i-1 (approach speed v i to strip machining area A i) was excessive, for processing a strip-shaped working range A i-1 Set or reset the slack time s i-1 to the time. By this process, the approach speed v i + 1 to the strip-shaped processing range A i + 1 is obtained.

v i + 1 = v i + 1 min (8)

And the approach speed v i and the slack time s i-1 to the strip-shaped processing range A i are sequentially updated as follows.

v i = 2L i / (t i + s i ) −v i + 1 ... (9)

s i-1 = 2L i- 1 / (v i-1 + v i) -t i-1 ·· (10)

FIG. 8B is a graph corresponding to step S305. When v i + 1 TRY is less than v i + 1 min , the continuity of the stage moving speed between the strip-shaped processing range A i processing and A i + 1 processing is ensured by determining v i + 1 according to equation (8). At the same time, slack time can be minimized and increase in machining time can be suppressed.

i+1 TRY>vi+1 max(オーバーシュート)である場合、ステップS306に進む。この場合、短冊状加工範囲Aからの退出速度が過大であったと考え、短冊状加工範囲Aを加工するための加工時間に、スラックタイムsを設定する、あるいは設定しなおす。このとき短冊状加工範囲Ai+1への進入速度vi+1及びスラックタイムsを次式(11)、(12)によって定める。

i+1=vi+1 max・・(11)

=2L/(v+vi+1)−t・・(12)

図8(C)は、ステップS306に対応するグラフである。vi+1 TRYがvi+1 maxより大きい場合、式(11)によりvi+1を定めることにより、短冊状加工範囲A加工時とAi+1加工時との間のステージ移動速度の連続性を確保するとともに、スラックタイムを最小とし、加工時間の増加を抑止することができる。
If v i + 1 TRY > v i + 1 max (overshoot), the process proceeds to step S306. In this case, it is considered that the withdrawal speed from the strip-shaped processing range A i is excessive, and the slack time s i is set or reset to the processing time for processing the strip-shaped processing range A i . At this time, the approach speed v i + 1 and slack time s i to the strip-shaped processing range A i + 1 are determined by the following equations (11) and (12).

v i + 1 = v i + 1 max (11)

s i = 2L i / (v i + v i + 1 ) −t i (12)

FIG. 8C is a graph corresponding to step S306. When v i + 1 TRY is larger than v i + 1 max , the continuity of the stage moving speed between the strip-shaped machining range A i machining and A i + 1 machining is ensured by determining v i + 1 according to equation (11). , Slack time can be minimized, and increase in processing time can be suppressed.

ステップS304〜S306の処理が終了したら、ステップS307に進む。ステップS307においては、iの値を1だけ増加させる。その後、ステップS302に戻り、以後すべての短冊状加工範囲について、ステップS302〜ステップS306の処理を繰り返し、すべての短冊状加工範囲についてv及びsを決定する。なお、vとsとは、すべての短冊状加工範囲についてsが定まればvが定まり、vが定まればsが定まるという関係にある。 When the processes in steps S304 to S306 are completed, the process proceeds to step S307. In step S307, the value of i is increased by 1. Thereafter, the process returns to step S302, and thereafter, the processing of step S302 to step S306 is repeated for all the strip-shaped processing ranges, and v i and s i are determined for all the strip-shaped processing ranges. Incidentally, v i and the s i, if all the s i for strip processing range Sadamare v i is Sadamari, a relationship that v i is s i is determined if Sadamare.

図9(A)及び(B)は、それぞれスラックタイム付加前、付加後のステージ速度を示すグラフである。両図ともに横軸は時間を示し、縦軸はステージ速度を示す。図9(A)は、図6(A)と同図である。図9(B)は、図7にフローチャートを示した決定方法を用いて決定された、スラックタイム及び各短冊状加工範囲への進入速度に基づいて作成したステージ速度パターンである。   9A and 9B are graphs showing the stage speed before and after the addition of slack time, respectively. In both figures, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents stage speed. FIG. 9A is the same as FIG. FIG. 9B is a stage speed pattern created based on the slack time and the approach speed to each strip-shaped processing range determined using the determination method shown in the flowchart of FIG.

図7にフローチャートを示す決定方法を用いると、スラックタイムs(i=1、2、3・・)の和を最小にするように、各短冊状加工範囲Aに適切なスラックタイムsを付加して、短冊状加工範囲Aへの進入速度vを決定し、図9(B)に示すような、横長エリア加工時のステージ速度パターンを生成することができる。 With the determination method shown in a flowchart of FIG. 7, slack time s i the sum of (i = 1,2,3 ··) so as to minimize the appropriate slack time s i to each strip machining area A i by adding, to determine the approach speed v i to strip machining area a i, as shown in FIG. 9 (B), it is possible to generate a stage speed pattern when landscape area processing.

なお、ステップS203の、ステージ移動速度の決定は、図7のフローチャートに示す方法の他にも、所定の条件のもとでスラックタイムの総和を最小化する問題として定式化可能である。たとえば、

0≦s・・(13)

0≦v≦V・・(14)

−A(t+s)≦vi+1≦v+A(t+s)・・(15)

(v+vi+1)(t+s)/2=L・・(16)

の条件のもとで、
Note that the determination of the stage moving speed in step S203 can be formulated as a problem of minimizing the total slack time under a predetermined condition, in addition to the method shown in the flowchart of FIG. For example,

0 ≦ s i (13)

0 ≦ v i ≦ V (14)

v i −A (t i + s i ) ≦ v i + 1 ≦ v i + A (t i + s i ) (15)

(V i + v i + 1 ) (t i + s i ) / 2 = L i ... (16)

Under the conditions of

・・(17)

を最小化する問題として定式化できる。ここで決定すべき最小の変数の組は、n個の短冊状加工範囲に対し、v、v、・・、vn+1(v、s、・・、sと考えてもよい。)の、n+1個である。
(17)

Can be formulated as a problem of minimizing. The minimum set of variables to be determined here may be considered as v 1 , v 2 ,..., V n + 1 (v 1 , s 1 ,..., N for n strip-shaped processing ranges. N) of n + 1.

上式(13)は、設定するスラックタイムが0以上であるという条件を示す。式(14)は、短冊状加工範囲Aへの進入速度vが0以上、ステージ移動速度の最大値V以下であるという条件を示す。式(15)は、ステージの加速度の最大値Aを用い、速度の連続性を確保する条件を示す。式(16)は、スラックタイムを考慮したときの式(3)に相当する。なお、V及びAは、ステージ性能に基づく。 The above equation (13) represents a condition that the slack time to be set is 0 or more. Equation (14) is approach speed v i to strip machining area A i is 0 or more, showing a condition that is less than or equal to the maximum value V of the stage moving speed. Equation (15) shows a condition for securing the continuity of speed using the maximum value A of the acceleration of the stage. Expression (16) corresponds to Expression (3) when slack time is taken into consideration. V and A are based on stage performance.

たとえば適切な商用ソルバを用いたり、厳密あるいはヒューリスティックな解法を適用したプログラムを用いることにより、各短冊状加工範囲Aの見積もり加工時間tに付加する適切なスラックタイムs、及び短冊状加工範囲Aへの進入速度vを決定することができる。 For example, by the use of a suitable commercial solver, by using a program of applying the exact or heuristic solution, suitable slack time s i to be added to the estimated processing time t i of each rectangular working range A i, and strip processing The approach speed v i into the range A i can be determined.

図10(A)及び(B)は、矩形Cにスラックタイムsを導入し、短冊状加工範囲Aの加工開始時(短冊状加工範囲Ai−1の加工終了時)及び加工終了時(短冊状加工範囲Ai+1の加工開始時)におけるステージ速度の連続性を確保する方法の一例を示すグラフである。両図における横軸は時間を表し、縦軸は速度を表す。 10A and 10B, the slack time s i is introduced to the rectangle C i , the processing of the strip-shaped processing range A i is started (at the end of processing of the strip-shaped processing range A i-1 ), and the processing is finished. It is a graph which shows an example of the method of ensuring the continuity of the stage speed at the time (at the time of the process start of strip-shaped process range Ai + 1 ). The horizontal axis in both figures represents time, and the vertical axis represents speed.

図10(A)を参照する。矩形Cの横辺の長さはステップS202で見積もられた加工時間tを示し、縦辺の長さは式(1)で求められた見積もりステージ移動平均速度v(avg)iを示す。短冊状加工範囲Ai−1及びAi+1には相対的に被加工位置が密に存在する一方で、短冊状加工範囲Aには被加工位置が疎に存在し、ステージ加速度及び減速度の最大値の制約によって、短冊状加工範囲Aの加工開始時及び加工終了時において、ステージ速度が連続しない。 Reference is made to FIG. The length of the horizontal side of the rectangle C i denotes the processing time t i which is estimated in step S202, the length of the vertical side shows the estimate stage moving average velocity v (avg) i obtained by the equation (1) . The strip-shaped processing ranges A i-1 and A i + 1 have relatively dense processing positions, while the strip-shaped processing ranges A i have sparse processing positions, and the stage acceleration and deceleration are low. by the constraints of the maximum value, in the processing beginning and at end of processing of the strip-shaped working range a i, stage velocity is not continuous.

図10(B)を参照する。そこで矩形Cにスラックタイムsを導入し、被加工位置が疎に存在する短冊状加工範囲Aの加工時間を、スラックタイムsだけ長くすることによって、短冊状加工範囲A加工時のステージ移動平均速度v(avg)iを小さくし、Aの加工開始時及び加工終了時において、ステージ速度を連続させる。スラックタイムsは、たとえば短冊状加工範囲A加工時のステージ移動平均速度が、短冊状加工範囲Ai−1加工終了時の速度範囲内におさまり、かつ、短冊状加工範囲Ai+1加工開始時の速度範囲内におさまるように導入する。すべての短冊状加工範囲Aについての和が最小となるようにスラックタイムsを導入し、短冊状加工範囲Aへの進入速度vを適切に与えると、たとえば図9(B)に示すステージ速度パターンを一意的に得ることができる。 Reference is made to FIG. Therefore, the slack time s i is introduced into the rectangle C i, and the processing time of the strip-shaped processing range A i in which the processing positions exist sparsely is increased by the slack time s i, so that the strip-shaped processing range A i is processed. moving average of the stage to reduce the velocity v (avg) i, in the processing at the start and at the machining end of a i, is continuous stage speed. Slack time s i, for example stage moving average speed during strip processing range A i machining, fits into a strip machining area A i-1 machining end time in the speed range, and strip-shaped machining area A i + 1 processing start Introduce it within the speed range of the hour. Introducing a slack time s i such that the sum is minimized for all strip processing range A i, given a approach speed v 1 of the strip-shaped working range A 1 suitably, for example, in FIG. 9 (B) The stage speed pattern shown can be uniquely obtained.

次に、図11を参照し、ステップS204について詳述する。ステップS203でステージの移動速度を決定した後、ステップS204において、決定されたステージ移動速度の調整を行う。   Next, step S204 will be described in detail with reference to FIG. After the stage moving speed is determined in step S203, the determined stage moving speed is adjusted in step S204.

ステップS202においては、各短冊状加工範囲の加工を、ステージが停止している状態で行った場合に、最小となる加工時間の見積もりを行う。しかしながらこの時間は、ステージを移動させながら加工する場合の加工時間とは正確には一致しない。たとえば、ステージを移動させながら加工を行う場合には、ステージ移動方向と平行な方向に関するガルバノスキャナの位置決め時間について、移動方向とその反対方向とでは、等しい距離の位置決めを行う場合であっても、要する時間が異なるためである。ステップS204におけるステージ移動速度の調整は、たとえばステップS202において求められる加工時間が、ステージ停止状態における見積もりであることに起因して行われる。   In step S202, the minimum processing time is estimated when processing in each strip-shaped processing range is performed in a state where the stage is stopped. However, this time does not exactly match the processing time when processing while moving the stage. For example, when processing while moving the stage, the positioning time of the galvano scanner with respect to the direction parallel to the stage moving direction, even when positioning at an equal distance in the moving direction and the opposite direction, This is because the time required is different. The stage moving speed is adjusted in step S204 because, for example, the processing time obtained in step S202 is an estimate in the stage stop state.

図11は、ステージ移動速度調整方法の一例を示すフローチャートである。ステージ移動速度の調整は、まず各被加工位置におけるガルバノスキャナの走査(位置決め)開始タイミングでのステージ速度を考慮して、ステップS203で算出された速度パターンで加工が可能か否かをシミュレートする(ステップS401)。短冊状加工範囲A加工時に加工が不可能となる場合には、たとえばスラックタイムsを大きくしてステージ移動の平均速度v(avg)iを小さくし、進入速度vi+1が小さくなるように、s及びvi+1を変更する。 FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of the stage moving speed adjustment method. In adjusting the stage moving speed, first, the stage speed at the scanning (positioning) start timing of the galvano scanner at each processing position is taken into consideration to simulate whether or not the processing is possible with the speed pattern calculated in step S203. (Step S401). When the processing at the time of strip machining area A i processing becomes impossible, for example by increasing the slack time s i to reduce the average velocity v (avg) i of stage movement, so that the approach speed v i + 1 becomes smaller , S i and v i + 1 are changed.

次に、各短冊状加工範囲の加工終了時において、時間的に余裕がある短冊状加工範囲については、ステージ移動の平均速度を上げ、余裕がない短冊状加工範囲については、ステージ移動の平均速度を下げる(ステップS402)。ステップS402においては、たとえば各短冊状加工範囲Aにつき、別工程でシミュレーションを行って基準値uを算出し、これとt+sとを比較する。後者が前者よりもある一定値(閾値)以上大きいとき、「時間的に余裕がある」と考え、他の一定値(閾値)以上小さいとき、「時間的に余裕がない」と考える。ステージ移動の平均速度の変更に伴い、ステップS203で求められたv及びsが更新される。 Next, at the end of processing in each strip-shaped processing range, the average speed of stage movement is increased for the strip-shaped processing range that has time allowance, and the average speed of stage movement for the strip-shaped processing range that has no allowance. (Step S402). In step S402, for example, for each strip-shaped processing range A i , a simulation is performed in a separate process to calculate a reference value u i , and this is compared with t i + s i . When the latter is larger than a certain value (threshold) than the former, it is considered that “there is enough time”, and when smaller than the other certain value (threshold), it is considered that “there is no time”. With the change of the average speed of the stage movement, v i and s i obtained in step S203 are updated.

なお、ステップS402にて、同時併行的に加工経路を改善する処理を加えてもかまわない。たとえば、時間的に余裕がある場合は、隣接する加工範囲の被加工位置を加工するよう経路を変えてもよいし、時間的に余裕のない場合は、隣接する加工範囲の主たる加工時に加工するよう経路を変えてもよい。   In step S402, a process for improving the machining path simultaneously may be added. For example, when there is time allowance, the path may be changed so as to process the machining position in the adjacent processing range. When there is no time allowance, processing is performed at the main processing in the adjacent processing range. You may change the route.

図15に、変更された加工経路の一例を示す。図15には、短冊状加工範囲Aの加工終了時に時間的余裕がある場合を示した。この場合、たとえば短冊状加工範囲Ai+1に含まれる被加工位置<p>を先に加工するよう加工経路を更新する。ただし、ステージの移動に伴い、加工対象物上におけるスキャン可能範囲が時々刻々変化するので、加工タイミングに、被加工対象位置が加工可能であることを、シミュレーションにより確認しながら加工経路改善を試みる。 FIG. 15 shows an example of the changed machining path. The FIG. 15 shows the case where there is enough time during the processing end of the strip-shaped working range A i. In this case, for example, the processing path is updated so that the processing position <p> included in the strip-shaped processing range A i + 1 is processed first. However, as the stage moves, the scanable range on the workpiece changes from moment to moment, so at the machining timing, it is attempted to improve the machining path while confirming by simulation that the position to be machined can be machined.

図12は、実施例によるレーザ加工計画方法によって決定された計画に基いて行われるレーザ加工の進捗例を示すグラフである。グラフの横軸は、一つの横長エリアの加工開始からの経過時間を単位「μs」で示し、縦軸は、横長エリアの長手方向の位置を単位「μm」で示す。グラフ中の「照射位置」のプロットでレーザパルスの照射時刻と照射位置との関係を表している。   FIG. 12 is a graph illustrating a progress example of laser processing performed based on a plan determined by the laser processing planning method according to the embodiment. The horizontal axis of the graph indicates the elapsed time from the start of processing of one horizontal area in the unit “μs”, and the vertical axis indicates the position in the longitudinal direction of the horizontal area in the unit “μm”. The plot of “irradiation position” in the graph represents the relationship between the irradiation time of the laser pulse and the irradiation position.

実施例によるレーザ加工計画方法によって決定された計画に基いて加工を行った場合、1つの横長エリアの加工を3.5s強の時間で行うことができることがわかる。また、図2に示す、加工対象物上に画定されたすべての横長エリアの加工は、たとえば30.8sで終了させることが可能である。なお、図2に示す加工対象物のすべての被加工位置の加工をステップアンドリピート方式で加工した場合、加工時間はたとえば52.4sとなる。   When processing is performed based on the plan determined by the laser processing planning method according to the embodiment, it can be understood that processing of one horizontally long area can be performed in a time longer than 3.5 s. Further, the processing of all the horizontally long areas defined on the processing object shown in FIG. 2 can be completed in, for example, 30.8 s. In addition, when all the processing positions of the processing target shown in FIG. 2 are processed by the step-and-repeat method, the processing time is, for example, 52.4 s.

実施例によるレーザ加工計画方法によってステージ移動速度パターンを決定して行う加工は、ステージ移動を行いながら、ステージ動作とガルバノスキャナの動作を協調させて、レーザパルスを加工対象物に照射する。加工対象物をステージで移動させながら、ガルバノスキャナでレーザパルスを偏向して被加工位置に入射させることで、加工時間を短くすることができることに加え、実施例によるレーザ加工計画方法を用い、スラックタイムsの和が最小となるように、短冊状加工範囲Aへの進入速度vを決定し、少なくとも1つの短冊状加工範囲の加工においてステージ移動速度を変化させることによっても加工時間が短縮される。ステップアンドリピート方式やステージを等速移動させて加工を行う場合と比べ、加工時間を短くすることが可能である。 In the processing performed by determining the stage moving speed pattern by the laser processing planning method according to the embodiment, the stage operation and the operation of the galvano scanner are coordinated and the laser pulse is irradiated to the processing target while performing the stage movement. In addition to being able to shorten the processing time by deflecting the laser pulse with a galvano scanner and making it incident on the processing position while moving the object to be processed on the stage, using the laser processing planning method according to the embodiment, slack can be achieved. The processing time can also be determined by determining the entry speed v i into the strip-shaped processing range A i so that the sum of the times s i is minimized and changing the stage moving speed in processing at least one strip-shaped processing range. Shortened. The machining time can be shortened compared to the step-and-repeat method or the case where machining is performed by moving the stage at a constant speed.

図13は、実施例によるレーザ加工方法を示すフローチャートである。実施例によるレーザ加工方法は、たとえば実施例によるレーザ加工計画方法によって定められた加工計画に基いて実施される。   FIG. 13 is a flowchart illustrating a laser processing method according to the embodiment. The laser processing method according to the embodiment is performed based on, for example, a processing plan determined by the laser processing planning method according to the embodiment.

まず、ステップS501において、複数の短冊状加工範囲が一方向に沿って画定された加工対象物を準備する。   First, in step S501, a processing object in which a plurality of strip-shaped processing ranges are defined along one direction is prepared.

次に、ステップS502において、加工対象物を、複数の短冊状加工範囲が画定された方向にステージ移動させながら、レーザパルスを、ガルバノスキャナで出射方向を変化させて加工対象物上の被加工位置に入射させ、たとえば短冊状加工範囲ごとに、順に加工を行う。ステップS502においては、少なくとも一つの短冊状加工範囲の加工時に、ステージ移動速度を変化、たとえば等加速度変化させる。また、たとえば短冊状加工範囲の加工ごとに、平均速度があらかじめ定められた値となるように、加工対象物をステージ移動させる。   Next, in step S502, while moving the workpiece in a direction in which a plurality of strip-shaped processing ranges are defined, the laser pulse is changed in the emission direction by a galvano scanner, and the processing position on the processing object is changed. For example, processing is sequentially performed for each strip-shaped processing range. In step S502, the stage moving speed is changed, for example, the constant acceleration is changed during processing of at least one strip-shaped processing range. Further, for example, for each processing in the strip-shaped processing range, the processing target is moved on the stage so that the average speed becomes a predetermined value.

更に、各短冊状加工範囲を加工するときのステージ移動の平均速度は、短冊状加工範囲に含まれる被加工位置の疎密に応じた値とする。たとえば、被加工位置が相対的に密に存在している短冊状加工範囲の加工においては、ステージ移動の平均速度を相対的に小さくし、相対的に疎に存在している短冊状加工範囲の加工においては、ステージ移動の平均速度を相対的に大きくする。   Furthermore, the average speed of the stage movement when processing each strip-shaped processing range is set to a value corresponding to the density of processing positions included in the strip-shaped processing range. For example, in the processing of a strip-shaped processing range where the positions to be processed exist relatively densely, the average speed of the stage movement is relatively reduced, and In processing, the average speed of stage movement is relatively increased.

また、各短冊状加工範囲を加工するときのステージ移動の平均速度は、短冊状加工範囲に含まれる被加工位置の、ステージ移動方向(複数の短冊状加工範囲が画定された方向)と直交する方向へのばらつきに応じた値とする。たとえばステージ移動方向と直交する方向への被加工位置のばらつきが、相対的に大きい短冊状加工範囲の加工においては、ステージ移動の平均速度を相対的に小さくし、相対的に小さい短冊状加工範囲の加工においては、ステージ移動の平均速度を相対的に大きくする。   Moreover, the average speed of the stage movement when processing each strip-shaped processing range is orthogonal to the stage moving direction (the direction in which the plurality of strip-shaped processing ranges are defined) at the processing position included in the strip-shaped processing range. The value depends on the variation in direction. For example, in the strip-shaped machining range where the variation of the processing position in the direction orthogonal to the stage moving direction is relatively large, the average speed of the stage movement is relatively small, and the strip-shaped machining range is relatively small. In this processing, the average speed of stage movement is relatively increased.

更に、ある短冊状加工範囲の加工においては、ステージ移動速度を大きく(加速)し、その次の短冊状加工範囲の加工においては、ステージ移動速度を小さく(減速)してもよい。短冊状加工範囲ごとに加工時のステージ移動速度の増減(ステージ移動の加速と減速)を交互に繰り返すことも可能である。たとえば被加工位置が相対的に密に存在している短冊状加工範囲と、疎に存在している短冊状加工範囲とが、ステージ移動方向に沿って交互に画定されている加工対象物の加工に有効である。   Furthermore, the stage moving speed may be increased (accelerated) in processing in a certain strip processing range, and the stage moving speed may be decreased (decelerated) in processing in the next strip processing range. It is also possible to alternately repeat the increase / decrease in stage movement speed (acceleration and deceleration of stage movement) for each strip-shaped processing range. For example, processing of a processing object in which strip-shaped processing ranges where processing positions are relatively dense and strip-shaped processing ranges where sparsely exist are alternately defined along the stage moving direction It is effective for.

実施例によるレーザ加工方法によれば、短い加工時間でレーザ加工を行うことができる。   According to the laser processing method according to the embodiment, laser processing can be performed in a short processing time.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。     Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto.

たとえば、実施例によるレーザ加工計画方法においては、各短冊状加工範囲A加工時のステージ速度が等加速度変化するようにステージ速度パターンを決定したが、短冊状加工範囲A加工時のステージ加速度は一定でなくてもよい。 For example, in a laser processing planning method according to the embodiment, although the stage speed at the time of each strip machining area A i processing to determine the stage speed pattern so as to change constant acceleration, a strip machining area A i stage acceleration during processing May not be constant.

ステップS203においては、各短冊状加工範囲Aについて、短冊状加工範囲A加工開始時を時刻0としたときのステージ速度をv(t)、短冊状加工範囲Aの幅をLとしたとき、 In step S203, for each strip-shaped processing range A i , the stage speed when the processing start time of the strip-shaped processing range A i is set to time 0 is v i (t), and the width of the strip-shaped processing range A i is L i. When

・・(18)

となり、かつ、相互に隣接する任意の短冊状加工範囲AとAi+1について、短冊状加工範囲Aからの退出速度v(t+s)と、短冊状加工範囲Ai+1への進入速度vi+1(0)とが一致するように、スラックタイムsを適切に追加しながら、各短冊状加工範囲Aへの進入速度v(0)を決定すればよい。ここでtは、ステップS202において見積もられる短冊状加工範囲Aの加工時間の最小値である。
(18)

Next, and, for any strip processing range A i and A i + 1 adjacent to each other, the strip-shaped machining area A i exit velocity from v i (t i + s i ), entering the strip machining area A i + 1 The approach speed v i (0) to each strip-shaped processing range A i may be determined while appropriately adding the slack time s i so that the speed v i + 1 (0) matches. Here, t i is the minimum value of the processing time of the strip-shaped processing range A i estimated in step S202.

その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。   It will be apparent to those skilled in the art that other various modifications, improvements, combinations, and the like are possible.

レーザ加工一般に利用可能である。ステージ移動方向に沿う被加工位置の疎密差が大きな加工対象物の加工に、特に有効である。   Laser processing is generally available. This is particularly effective for processing a processing object having a large difference in density between processing positions along the stage moving direction.

S101、S102、S201〜S204、S301〜S307、S401、S402、S501、S502 ステップ S101, S102, S201 to S204, S301 to S307, S401, S402, S501, S502 Steps

Claims (8)

(a)複数の加工範囲が第1の方向に沿って画定された加工対象物を準備する工程と、
(b)前記加工対象物を前記第1の方向に移動させながら、レーザパルスを前記加工対象物上の被加工位置に入射させ加工を行う工程と
を有し、
前記工程(b)においては、前記加工範囲の加工ごとに、平均速度があらかじめ定められた値となるように、前記加工対象物を前記第1の方向に移動させ、かつ、少なくとも一つの前記加工範囲の加工時に、前記加工対象物を移動させる速度を変化させるレーザ加工方法。
(A) preparing a processing object having a plurality of processing ranges defined along a first direction;
(B) performing a process by causing a laser pulse to be incident on a processing position on the processing object while moving the processing object in the first direction;
In the step (b), the processing object is moved in the first direction so that the average speed becomes a predetermined value for each processing in the processing range, and at least one of the processing A laser processing method for changing a moving speed of the object to be processed during processing of a range.
前記工程(b)において、少なくとも一つの前記加工範囲の加工時に、前記加工対象物を移動させる速度を等加速度変化させる請求項1に記載のレーザ加工方法。   2. The laser processing method according to claim 1, wherein in the step (b), at the time of processing in at least one of the processing ranges, a speed at which the processing target is moved is changed at a constant acceleration. 前記工程(b)において、被加工位置が相対的に密に存在している前記加工範囲の加工時には、前記加工対象物を移動させる平均速度を相対的に小さくし、相対的に疎に存在している前記加工範囲の加工時には、前記加工対象物を移動させる平均速度を相対的に大きくする請求項1または2に記載のレーザ加工方法。   In the step (b), at the time of machining in the machining range where the machining positions exist relatively densely, the average speed for moving the workpiece is relatively small and relatively sparsely exists. The laser processing method according to claim 1, wherein an average speed for moving the object to be processed is relatively increased during processing in the processing range. 前記工程(b)において、前記第1の方向と直交する方向への被加工位置のばらつきが、相対的に大きい前記加工範囲の加工時には、前記加工対象物を移動させる平均速度を相対的に小さくし、相対的に小さい前記加工範囲の加工時には、前記加工対象物を移動させる平均速度を相対的に大きくする請求項1〜3のいずれか1項に記載のレーザ加工方法。   In the step (b), when processing in the processing range in which the variation in the processing position in the direction orthogonal to the first direction is relatively large, the average speed for moving the workpiece is relatively small. And the laser processing method of any one of Claims 1-3 which makes relatively large the average speed which moves the said process target object at the time of the process of the said relatively small process range. 前記工程(b)において、前記加工範囲ごとに、加工時の前記加工対象物の移動速度を交互に増減させる請求項1〜4のいずれか1項に記載のレーザ加工方法。   The laser processing method according to any one of claims 1 to 4, wherein in the step (b), the moving speed of the processing object during processing is alternately increased or decreased for each processing range. 移動装置で加工対象物を移動させながら、偏向器でレーザパルスを偏向し、該加工対象物の被加工位置に入射させて加工を行うレーザ加工の計画方法であって、
(a)加工対象物上の第1の方向に沿って、複数の加工範囲Aを画定する工程と、
(b)前記複数の加工範囲Aの各々について、加工時間tを見積もる工程と、
(c)少なくとも一つの前記加工範囲Aについて、0より大きいスラックタイムsを、前記工程(b)で見積もられた加工時間tに加え、前記加工範囲Aを単位として、移動装置によって前記加工対象物を前記第1の方向に移動させる移動速度を決定する工程と
を有するレーザ加工計画方法。
A laser processing planning method in which a laser beam is deflected by a deflector while being moved by a moving device and is incident on a position to be processed of the processing object, and processing is performed.
(A) defining a plurality of processing ranges A i along a first direction on the processing object;
(B) estimating a machining time t i for each of the plurality of machining ranges A i ;
(C) For at least one processing range A i , a slack time s i greater than 0 is added to the processing time t i estimated in the step (b), and the moving device is used with the processing range A i as a unit. And a step of determining a moving speed for moving the object to be processed in the first direction.
前記工程(c)において、各前記加工範囲Aについて、前記加工範囲Aの加工を開始する時刻を0としたときの移動速度をv(t)、前記加工範囲Aの前記第1の方向に沿う幅をLとしたとき、


となり、かつ、前記第1の方向に沿って相互に隣接する任意の前記加工範囲AとAi+1について、前記加工範囲Aの加工が終了する時刻の移動速度v(t+s)と、前記加工範囲Ai+1の加工を開始するときの移動速度vi+1(0)とが一致するように、前記スラックタイムsを定めて、各前記加工範囲Aの加工を開始するときの移動速度v(0)を決定する請求項6に記載のレーザ加工計画方法。
In the step (c), for each processing range A i , the moving speed when the processing start time of the processing range A i is set to 0 is v i (t), and the first of the processing range A i when the width along the direction was set to L i,


And for any processing range A i and A i + 1 that are adjacent to each other along the first direction, the moving speed v i (t i + s i ) at the time when the processing of the processing range A i ends. And the slack time s i are determined so that the moving speed v i + 1 (0) at the time of starting the processing of the processing range A i + 1 coincides, and the processing of the processing range A i is started. The laser processing planning method according to claim 6, wherein the moving speed v i (0) is determined.
前記工程(c)において、各前記加工範囲Aを加工するときの移動速度を、それぞれ等加速度変化させるという条件で、前記加工範囲Aの各々につき、前記加工範囲Aの加工を開始するときの移動速度v(0)を決定する請求項6に記載のレーザ加工計画方法。 In the step (c), the moving speed when machining each said machining area A i, on condition that is respectively such acceleration change, for each of said machining area A i, to begin processing of the machining area A i The laser processing planning method according to claim 6, wherein a movement speed v i (0) at the time is determined.
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