JP2604983B2 - 穴明け機および穴明け方法 - Google Patents

穴明け機および穴明け方法

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JP2604983B2
JP2604983B2 JP6211049A JP21104994A JP2604983B2 JP 2604983 B2 JP2604983 B2 JP 2604983B2 JP 6211049 A JP6211049 A JP 6211049A JP 21104994 A JP21104994 A JP 21104994A JP 2604983 B2 JP2604983 B2 JP 2604983B2
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hole
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drilling
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  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はプリント基板、鉄板、
プラスチック板等、板状の材料に穴を明ける穴明け機に
関し、とくに所定の線に沿って多数の穴を明ける場合に
最適なようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】プリント回路基板等を加工するときに、
円柱形の針を用いて一連の丸穴を形成し、全体として
線状の細長い穴を形成する場合がある。たとえばプリン
ト基板に部品配置用の穴を明けたり、プリント基板から
ボードを切り出したりする場合である。図1はこのよう
な加工例を示す。この例では、(a)に示すように5つ
の丸穴を連続して形成し、(b)に示すような直線状の
細長い穴を形成している。ところで図1の例で1、2、
3、4、5の順に穴を明けていくと、2、3、4、5の
穴を明ける際に、すでに左側に穴が開いているため、針
にかかる圧力が左右で異なってしまい、高い確率で針が
折れてしまう。針交換には、費用と時間がかかるので、
針折れを最小限度にすることが好ましい。そこでできる
限り針に左右均一な圧力がかかるように穴明けの順序を
決める必要がある。たとえば図1の例では(d)、
(e)に示すように、1、5、3、2、4の順で穴を明
けていけばよい。このように左右均一な負荷がかかるよ
うに穴明けの順序を決定したものをスロット・ドリルと
いう。ところで、従来のスロット・ドリルにおいては、
人間がスロット・ドリルの穴明け順序を経験的に決定し
ていたため、穴明け経路設計作業全体の時間が増大し、
ボトルネックになっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上述の事情
を考慮してなされたものであり、スロット・ドリルの穴
明け順序を自動的に決定できるようにすることを目的と
している。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明では上述の目的
を達成するために、経路に沿って配置された穴の配置を
2進ベクトルで表示し、また穴明けの順番も2進ベクト
ルで表示し、これら2進ベクトルを、部分行列がすべて
正則の変換行列で対応付けるようにしている。そしてこ
の対応付けに基づいて穴明けの順番からそのときの穴の
配置を決定し、あるいは穴の配置からその穴明けの順番
を決定するようにしている。
【0005】たとえば直線に沿って穴をN個明ける場合
を考える。あけるべき穴の位置について、左端から順に
1,2,・・・,Nのラベルをつけ、2番目に明ける穴
のラベルをD[i](l≦i≦N)で表すことにする。
穴あけ順番のiの2進表現からなるベクトルと変換行列
の積から得られるベクトルからD[i]を決定する。
【0006】より具体的には次のようになる。まず最初
にあける点として右端点をとる(D[1]=N)。次に
(N−2)を2進表現するのに必要なビット数を求め、
それをkとする。そして後にのべる条件を満たすk行k
列の変換行列(例えば単位行列)を決める。以上の準備
が終わったら、各順番i(2≦i≦N)について以下の
作業を行う。まず順番iをkビットで2進表現し、
【数1】 各ビットの値を座標に持つベクトルU=(u[1],u
[2],…,u[k])を作る。ここでu[1]が最下
位ビット、u[k]が最上位ビットに対応することに注
意。次に変換行列TとベクトルUとの積を求め、その結
果をベクトルV=(v[1],v[2]・・・v
[k])とする。このベクトルVの各座標から、[0,
1)区間内の数x[i]を
【数2】 により作成する。ここでベクトルUの場合とは逆に、V
[1]がX[i]の最上位ビット、v[k]が最下位ビ
ットに対応することに注意。
【0007】x[i]を各i(2≦i≦N)について作
成し終えたらこれを昇順にソートし、小さい順に番号y
[i]をつける。こうして得られたy[i]から、1番
目にあける穴のラベルD[i]を、D[i]=y[i−
1]として決定する。
【0008】ただし変換行列Tはつぎの条件を満たす必
要がある。 [条件]変換行列Tの部分行列Tがすべて正則であ
る。ただし、部分行列T
【数3】
【0009】このような条件を満たす行列はたとえばk
=4として
【数4】 である。各部分行列T,l=1,2,3はそれぞれ
【数5】 となって条件を満たすことがわかる。
【0010】また別の例として、
【数6】 を考えることができる。この場合も、各部分行列T
l=1,2,3はそれぞれ、
【数7】 となって条件を満たすことがわかる。
【0011】なお、この発明では、穴明けの順序から穴
の番号を求めてもよいし、逆に穴の番号から穴明けの順
番を求めてもよい。どちらの場合でも、順番と番号との
間に対応が付くので、この対応付けに応じて穴明けを行
えばよい。
【0012】[発明の理論的な根拠]直線上に互いに重
なり合う穴をあける際、針にかかる圧力の左右不均等を
最小にする一つの方法として次のものがある。穴あけの
各段階で、既にあけた穴が、直線区間に一様に分布する
ようにする方法である。一様性の尺度としては、それぞ
れの穴について他の穴への最短距離を求め、この最短距
離の中で最大のものが使える。この最短距離の最大値が
最小になるような穴の分布が一様な分布である。穴あけ
の各段階でこの一様性を満たせば、次に穴をあける際、
その穴の左右には同じような距離のところに既にあけら
れた穴が存在することになり、針にかかる圧力の左右不
均等を最小にすることができる。
【0013】穴あけの各段階で区間内に穴を一様に分布
するための条件は以下のようにして二進表現を使って述
べることもできる。まず穴をあけるべき直線区間をX軸
上の[0,1]区間とみなす。あけるべき穴の数をNと
すると、N−2を表現するのに必要な最小ビット数k(k
=floor(log2(N-2))+1、但し、floor(x)は、実数値xの整
数部分をあらわす関数)を求め、それぞれの穴を[0,
1]区間内のj/2k (0≦j≦N−2)の格子点に再
配置して考える。すると上で述べた一様性は、穴あけの
各段階で、この区間内の任意の長さの区間に含まれる穴
の数を調べた時、同じ長さの区間であればその中の穴数
の差が最小になることと表現することができる。たとえ
ば区間[0,1/2)と区間[1/2,1)に同じ数の
穴がよいしあれば良いし、また区間[0,1/4),
[1/4,2/4),[2/4,3/4),[3/4,
1)それぞれに同じ数の穴があれば良い。
【0014】この一様性の条件を穴の位置の二進表現で
表現すると、穴あけの各段階で既にあけた穴について、
位置の二進表現の上位ビットを共有するものの数ができ
るだけ同じになっていること、となる。例えば最上位ビ
ットが0のものと1のものとの数が同じであれば良い。
【0015】本発明は、明らかにこの一様性の条件を満
たす。まず、ベクトルU=(u[1],u[2],…)
は単に昇順の数に対応するので、その下位lビットは、
周期で全てのパターンを繰り返す。また、変換行列
Tは格部分行列Tが正則であることと、ベクトルVの
定義から、TとUの積から得られるベクトルVの上位l
ビットは2l周期で全てのパターンを繰り返す。例えば
最上位ビットv[1]は、010110という具合に変
化するし、上位2ビットv[1]v[2]には00、0
1、10、11、が4回に一回ずつ出てくることにな
る。
【0016】以上のことから本発明が、穴あけの各段階
で針にかかる圧力の不均等を最小限に抑えることがわか
る。
【0017】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
図2において、エンジニアリング・デザイン・システム
1で生成された穴明けのフォーマット情報が、穴明け順
序決定システム2に供給される。穴明け順序決定システ
ム2はたとえば米国IBM社のRS/6000(商標)
ワークステーションである。穴明け順序決定システム2
は穴明け順序の情報を穴明け機3に供給し、穴明け機3
はこの情報に基づいて基板たとえばプリント配線基板を
穿孔していく。
【0018】穴明け順序決定システムは、図3に示すよ
うに動作する。図3に示すように、すべての穴について
他の穴と連結するかどうかのチェックを行う(S1)。
以上のようにして穴のつながりが判別できたら、つなが
りの各区間ごとに当該区間内の穴の穿孔の順番を決定す
る(S2)。このステップは図4を参照して、後で詳述
する。つぎに全体を通じての順番を決定する(S3)。
これはたとえば巡回セールスマン問題を解決するアルゴ
リズムを用いることができる。以上のようにして得た順
番データを穴明け機3に供給して順次に穴を明けていく
(S4)。
【0019】つぎにステップS2の連結区間内の順番の
決定について説明する。図4において、まず一端たとえ
ば左端の穴を一番の穴とし、他端(右端)の穴をN番の
穴とする。ライン1において1番目に明ける穴の番号D
[1]をNとする。つぎに2番目以降に順次明ける穴
を、左端の穴と右端の穴との間にある穴から選択してい
く。そこでまず順番を2進表現で表す(対象となる順番
は2番目以降であるから、2番目以降を1から始まる順
番で置き換えることにする。すなわち両端の穴の穴明け
も含めた順番をi'とすると、i=i'−2である。)。
そのために、まず何ビット必要かを決定する。すなわち
ライン2においてビット数kを決定する。
【0020】つぎにライン3で順番i=0〜N−2につ
いて繰り返し処理を行う。繰り返しの処理では、まず順
番iについてkビットの2進表現を得、これをベクトル
uとする(ライン4)。つぎに順番のベクトルuに変換
行列Tをかけて穴の番号に関連するベクトルvを得る
(ライン5)。変換行列はたとえば単位行列である。つ
ぎに番号ベクトルvの大きさxを得る(ライン6)。そ
してxの大きい順番に番号yを付け(ライン7)、yに
基づいて穴明けの順番D[i+2]すなわち順番
[i']を決定する(ライン8および9)。ここでyは
穴の相対的な配置を示す番号であり、たとえば左から
1、2、3、・・・となっている。
【0021】以上の動作をN=9の場合に実行したとき
の、u、v、x、y、Dの値を図6に示す。この例で
は、図6に示すように、番号9、1、5、3、7、2、
6、4、8の順で穴明けが行われ、すべての穴明けにお
いて左右均等に力が加わることがわかる。
【0022】なお以上の実施例では、直線上に穴を明け
ていく場合について説明したが、曲線に沿って穴を明け
ていく場合についてもこの発明を適用できることは明ら
かであり、また2次元領域内に一様に穴を明けていく場
合にも適用が可能である。2次元領域内で穴明けを均一
に行うには、たとえば縦方向に穴を明ける場合の順番を
決め、この順番で横方向の一連の穴明けを順次実行し、
この横方向の穴明けについてもこの発明にしたがって穴
明けの順序を決定していけばよい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
穴の位置を2進ベクトルで表し、これを適切な変換ベク
トルで他の2進ベクトルに変換し、この値に基づいて穴
を明ける順番を決定するようにしているので、自動的に
かつ高速に穴明け処理の順番を決定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ステップ・ドリルの動作を説明する図であ
る。
【図2】 発明の一実施例の全体の構成を示すブロック
図である。
【図3】 図2の要部の動作を説明するフローチャート
である。
【図4】 図3の要部を説明する図である。
【図5】 図4の動作を説明する図である。
【図6】 図4の動作を説明する図である。
【符号の説明】
1・・・エンジニアリング・デザイン・システム 2・・・穴明け順序決定システム 3・・・穴明け機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 手塚 集 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本 アイ・ビー・エム株式会社 東京基礎研 究所内 (72)発明者 岩野 和生 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本 アイ・ビー・エム株式会社 東京基礎研 究所内 (56)参考文献 特開 平4−352487(JP,A) 特開 平4−193410(JP,A)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一次元的形状に沿って、かつ隣接する穴ど
    うしが連結する態様で、針で複数の穴を明けていき、か
    つ穴を明ける順序を選択して穴を明けるときに上記一次
    元的形状に沿って均一な力が上記針にかかるようにする
    穴明け機において、 一次元的形状に沿って、かつ隣接する穴どうしが連結す
    る態様で、穴明けを行うべき一連の穴を検出する手段
    と、 上記一連の穴のうち一端の穴を検出する手段と、 上記一連の穴のうち他端の穴を検出する手段と、 上記一端の穴と他端の穴との間の穴の穴明けの順番を
    現する2進ベクトルを作成する手段と、 上記2進ベクトルを、すべての部分行列が正則の変換行
    列で変換して、上記一端の穴と他端の穴との間の穴の位
    置を表現する2進ベクトルを作成する手段と、 上記順番を表現する2進ベクトルと上記穴の位置を表現
    する2進ベクトルとの対応に基づいて決定された順序に
    基づいて、上記針を駆動する手段と を有することを特徴とする穴明け機。
  2. 【請求項2】一次元的形状に沿って、かつ隣接する穴ど
    うしが連結する態様で、針で複数の穴を明けていき、か
    つ穴を明ける順序を選択して穴を明けるときに上記一次
    元的形状に沿って均一な力が上記針にかかるようにする
    穴明け機において、 一次元的形状に沿って、かつ隣接する穴どうしが連結す
    る態様で、穴明けを行うべき一連の穴を検出する手段
    と、 上記一連の穴のうち一端の穴を検出する手段と、 上記一連の穴のうち他端の穴を検出する手段と、 上記一連の穴のうち上記一端の穴と他端の穴との間の穴
    の位置を表現する2進ベクトルを作成する手段と、 上記2進ベクトルを、すべての部分行列が正則の変換行
    列で変換して、穴明けの順番を表現する2進ベクトルを
    作成する手段と、 上記穴の位置を表現する2進ベクトルと上記穴明けの順
    番を表現する2進ベクトルとの対応に基づいて決定され
    た順序に基づいて、上記針を駆動する手段と を有することを特徴とする穴明け機。
  3. 【請求項3】上記一次元的形状を直線形状とする請求項
    1または2記載の穴明け機。
  4. 【請求項4】上記一次元的形状を曲線形状とする請求項
    1または2記載の穴明け機。
  5. 【請求項5】上記変換行列を単位行列とする請求項1、
    2、3または4記載の穴明け機。
  6. 【請求項6】一次元的形状に沿って、かつ隣接する穴ど
    うしが連結する態様で、針で複数の穴を明けていき、か
    つ穴を明ける順序を選択して穴を明けるときに上記一次
    元的形状に沿って均一な力が上記針にかかるようにする
    穴明け方法において、 一次元的形状に沿って、かつ隣接する穴どうしが連結す
    る態様で、穴明けを行うべき一連の穴を検出するステッ
    プと、 上記一連の穴のうち一端の穴を検出するステップと、 上記一連の穴のうち他端の穴を検出するステップと、 上記一端の穴と他端の穴との間の穴の穴明けの順番を
    現する2進ベクトルを作成するステップと、 上記2進ベクトルを、すべての部分行列が正則の変換行
    列で変換して、上記一端の穴と他端の穴との間の穴の位
    置を表現する2進ベクトルを作成するステップと、 上記順番を表現する2進ベクトルと上記穴の位置を表現
    する2進ベクトルとの対応に基づいて決定された順序に
    基づいて、上記針を駆動するステップと を含むことを特徴とする穴明け方法。
  7. 【請求項7】一次元的形状に沿って、かつ隣接する穴ど
    うしが連結する態様で、針で複数の穴を明けていき、か
    つ穴を明ける順序を選択して穴を明けるときに上記一次
    元的形状に沿って均一な力が上記針にかかるようにする
    ために、コンピュータ・システムとともに用いられ、上
    記コンピュータ・システムに、 一次元的形状に沿って、かつ隣接する穴どうしが連結す
    る態様で、穴明けを行うべき一連の穴を検出するステッ
    プと、 上記一連の穴のうち一端の穴を検出するステップと、 上記一連の穴のうち他端の穴を検出するステップと、 上記一端の穴と他端の穴との間の穴の穴明けの順番を
    現する2進ベクトルを作成するステップと、 上記2進ベクトルを、すべての部分行列が正則の変換行
    列で変換して、上記一端の穴と他端の穴との間の穴の位
    置を表現する2進ベクトルを作成するステップと、 上記順番を表現する2進ベクトルと上記穴の位置を表現
    する2進ベクトルとの対応に基づいて決定された順序に
    基づいて、上記針を駆動するステップと を実行させることを特徴とする穴明け機用プログラム
    格納するメモリ
  8. 【請求項8】一次元的形状に沿って、かつ隣接する穴ど
    うしが連結する態様で、針で複数の穴を明けていき、か
    つ穴を明ける順序を選択して穴を明けるときに上記一次
    元的形状に沿って均一な力が上記針にかかるようにする
    穴明け機において、 穴明けの配置を規定するデータを生成する手段と、 上記データに基づいて、一次元的形状に沿って、かつ隣
    接する穴どうしが連結する態様で、穴明けを行うべき一
    連の穴を検出する手段と、 上記一連の穴のうち一端の穴を検出する手段と、 上記一連の穴のうち他端の穴を検出する手段と、 上記一端の穴と他端の穴との間の穴の穴明けの順番を
    現する2進ベクトルを作成する手段と、 上記2進ベクトルを、すべての部分行列が正則の変換行
    列で変換して、上記一端の穴と他端の穴との間の穴の位
    置を表現する2進ベクトルを作成する手段と、 上記順番を表現する2進ベクトルと上記穴の位置を表現
    する2進ベクトルとの対応に基づいて決定された順序に
    基づいて、上記針を駆動する手段と を有することを特徴とする穴明け機。
  9. 【請求項9】一次元的形状に沿って、かつ隣接する穴ど
    うしが連結する態様で、針で複数の穴を明けていき、か
    つ穴を明ける順序を選択して穴を明けるときに上記一次
    元的形状に沿って均一な力が上記針にかかるようにする
    穴明け機において、 一次元的形状に沿って、かつ隣接する穴どうしが連結す
    る態様で、穴明けを行うべき一連の穴のうちの、両端の
    穴以外の穴の穴明けの順番を表現する2進ベクトルを作
    成する手段と、 上記2進ベクトルを、すべての部分行列が正則の変換行
    列で変換して、上記一端の穴と他端の穴との間の穴の位
    置を表現する2進ベクトルを作成する手段と、 上記順番を表現する2進ベクトルと上記穴の位置を表現
    する2進ベクトルとの対応に基づいて決定された順序に
    基づいて、上記針を駆動する手段と を有することを特徴とする穴明け機。
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