(57)【要約】【課題】  ツーリングの運動に関する無駄時間を減らす装置と方法を提供する。【解決手段】  軌道を制御する装置は、ツーリングが第１の形体の機械加工を開始する時点の入口速度と、ツーリングが第１の形体の機械加工を完了させる時点の出口速度とを有する第１のツーリング軌道を備える。ツーリング位置決めシステムはその軌道に沿って、コンポーネントの同型の複数の形体を機械加工するためのツーリングを移動させる。ツーリングが第２の形体の機械加工を開始する時点で、第２のツーリング軌道は入口速度を備え、ツーリングが第２の形体の機械加工を完了する時点で出口速度を備える。第２のツーリング軌道の入口速度と出口速度は、第１のツーリング軌道の入口と速度とそれぞれ異なる。軌道の制御方法も教示される。
2011524261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道を制御する装置であって、コンポーネントの同型の複数の形体を機械加工するために、ツーリング位置決めシステムがツーリングをコンポーネントに対して相対的に前記軌道に沿って移動させ、
前記ツーリングが第１の形体の機械加工を開始するときの入口速度と、前記ツーリングが前記第１の形体の機械加工を完了するときの出口速度を含む第１のツーリング軌道と、
前記ツーリングが第２の形体の機械加工を開始するときの入口速度と、前記ツーリングが前記第２の形体の機械加工を完了するときの出口速度を含む第２のツーリング軌道を具備し、
前記第２のツーリング軌道の前記入口速度と前記出口速度は、前記第１のツーリング軌道の前記入口速度と前記出口速度のそれぞれと異なる
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第２のツーリング軌道は、回転した前記第１ツーリング軌道と、逆回転した前記第１ツーリング軌道のうちの少なくとも１つである
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の形体は、第１のカテゴリーの形体と、第２のカテゴリーの形体を含み、
前記装置はさらに、当該第１のカテゴリーの２つの形体の間を第１の方向に延びる、第１の形体から形体への軌道と、
当該第２のカテゴリーの２つの形体の間を、当該第１の方向と異なる第２の方向に延びる、第２の形体から形体への軌道とを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１のツーリング軌道の前記入口速度と前記出口速度は、前記第１の方向と実質的に整合し、
前記第２のツーリング軌道の前記入口速度と前記出口速度は、前記第２の方向と実質的に整合する
ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１のカテゴリーの形体と前記第２のカテゴリーの形体が、交互に存在する複数の行と、交互に存在する複数の列のうちの１つに配置され、
前記第２の方向は前記第１の方向とは逆である
ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記第１のカテゴリーの形体を機械加工するために前記第１のツーリング軌道を使い、前記第２のカテゴリーの形体を機械加工するために前記第２のツーリング軌道を使う
ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項７】
ツーリングを使ってコンポーネントの複数の環状形体を機械加工する方法であって、
形体から形体への総運動時間を短縮するか、又は、個々の形体から形体への運動に対する加速度指令の振幅を小さくするかの少なくともいずれか一方を行うために、形体単位で環状形体の機械加工に関するツーリング軌道を修正する
ことを備える方法。
【請求項８】
前記ツーリング軌道を修正することは、
各形体のために、一連の所定の等価軌道の中からツーリング軌道を選択することを備える
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記各形体のために一連の所定の等価軌道の中からツーリング軌道を選択することは、
各形体のための入口速度と出口速度を、ツーリングをプロセスシーケンスにおける前の形体から各形体へ導く、形体から形体への運動と、ツーリングを前記プロセスシーケンスにおける各形体から外して次の形体に導く、形体から形体への運動とにそれぞれ最適に整合させるようにして、各形体のためにツーリング軌道を選択することを備える
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ツーリング軌道を修正することは、基本ツーリング軌道を任意の角度回転させることを備える
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記基本ツーリング軌道を任意の角度回転させることは、各形体のための入口速度と出口速度を、ツーリングをプロセスシーケンスにおける前の形体から各形体へ導く、形体から形体への運動と、ツーリングを前記プロセスシーケンスにおける各形体から外して次の形体に導く、形体から形体への運動とにそれぞれ最適に整合させるようにして、各形体のために前記基本ツーリング軌道を回転させることを備える
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記基本ツーリング軌道を任意の角度回転させることは、前記基本ツーリング軌道を、９０度、１８０度、２７０度のうちのいずれか一つの角度回転させることを備える
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記基本ツーリング軌道は筒鋸ツーリング軌道であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ツーリング軌道を修正することは、基本ツーリング軌道に関する運動方向を反転させることを備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願のクロスリファレンス
本出願は、２００８年６月１６日出願の米国仮出願６１／０６１６９２の特典を主張するものである。
【０００２】
本発明は、一般的に、環状のツーリング（ｔｏｏｌｉｎｇ）アクションを含む部品機械加工に関する。
【背景技術】
【０００３】
機械加工時には、ワークピースに関して一つの加工された形体から次の形体までのツーリングアクションにおける非処理の（所謂、「無駄」）時間を最小化することが望まれる。標準的な方法によれば、そのような運動に関するツーリングの動く「距離」が最小化される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願で教示される実施形態は、ツーリングの運動に関する無駄時間を減らす装置と方法を含む。ここで、運動とは、一つの機械加工された形体から次の形体への、ワークピースに対する相対的な移動である。コンポーネント内の複数の同型の形体を機械加工するために、ツーリング位置決めシステムがコンポーネントに対して相対的にツーリングを移動させる軌道を制御する装置の一例について説明する。第１のツーリング軌道は、ツーリングが第１の形体の加工を開始するときの入口速度と、ツーリングが第１の形体の加工を完了したときの出口速度を備える。第２のツーリング軌道は、ツーリングが第２の形体の加工を開始するときの入口速度と、ツーリングが第２の形体の加工を完了するときの出口速度と備える。第２のツーリング軌道の入口速度と出口速度は、第１のツーリング軌道の入口速度と出口速度のそれぞれと異なる。
【０００５】
他の一例では、ツーリングを使ってコンポーネントの複数の環状形体を加工する方法について説明する。この方法は、形体から形体への総運動時間を短縮するか、又は、個々の形体から形体への運動に対する加速度指令の振幅を小さくするかの少なくともいずれか一方を行うために、形体単位での環状形体の機械加工に関するツーリング軌道を修正することを含む。
【０００６】
以後、これらの実施形態とその他の記載事項についての詳細とバリエーションについて、図面を参照して説明する。
【０００７】
本願の説明は、添付の図面を参照して行われる。ここで、同じ参照番号は、複数の図面に渡って同じ部品であることを示す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ツーリング位置決めシステムの一例を単純化して示した図である。
【図２】入口角０度に対応する第１のツーリング軌道のコンピューターシミュレーションを示す図である。
【図３】入口角９０度に対応する第２のツーリング軌道のコンピューターシミュレーションを示す図である。
【図４】入口角１８０度に対応する第３のツーリング軌道のコンピューターシミュレーションを示す図である。
【図５】入口角２７０度に対応する第４のツーリング軌道のコンピューターシミュレーションを示す図である。
【図６】入口角９０度の同じツーリング軌道を使って、２行の穴空け加工の動作と時間を示す図である。
【図７】図６の穴空け加工のためのツーリング位置決め部のＸ軸上の運動に対する加速指令を示す図である。
【図８】入口角９０度と２７０度のそれぞれのための交流ツーリング軌道を使った２行の穴空け加工の動作と時間を示す図である。
【図９】図９は、図８の穴空け加工のためのツーリング位置決め部のＸ軸上の運動に対する加速指令を示す図である。
【図１０】図１０は、標準のツーリング軌道の方法と本願の教示の方法を比較した図である。
【図１１】図１１は、入口角９０度の逆筒鋸ツーリング軌道を使った２行の穴空け加工の動作と時間を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に示すツーリング位置決めシステムの一例は、ウェーハ・チャック・アセンブリ１４０を装備した組立ビーム位置決めシステムを使ったレーザ加工システム１１０である。これを、プリント回路基板等の半導体ワークピース１３の微細構造と、ブラインド等のその他の形体と、スルービアのための紫外線レーザ切断用パターニングを行うために使うことができる。図示されたレーザシステム１１０は、所定の波長と空間モードプロファイルの一個以上のレーザパルスをレーザ出力１１６するレーザ１１４を備える。
【００１０】
レーザ出力１１６は、様々な周知の広がり領域および／又は視準光学系１１８を通過し、光路１２０に沿って伝搬する。次に、ビーム位置決めシステム１３０によって、レーザシステム出力パルス１３２がワークピース１３上のレーザ目標位置１３４に衝突するように方向づけされる。ビーム位置決めシステム１３０は、例えば、Ｘ、Ｙ、および／又は、Ｚ方向の位置決めミラー２４２、２４４を支持する少なくとも２つの並進ステージ１３６、１３８を備えることができる。ビーム位置決めシステム１３０は、同じか又は異なるワークピース１３上の目標位置１３４の間を迅速に動くことを可能にする。
【００１１】
ステージ１３６、１３８は、ワークピース１３内に形体を形成するために、ワークピース１３に対して相対的な軌道に沿って、ビーム位置決めシステム１３０を移動させることができる。図１の一例に示されているように、並進ステージ位置決め部は分離軸系である。ここで、一般的には、リニアモーターによってレール１４６に沿って移動するＹステージ１３６は、ワークピース１３を支持して移動させるものであり、また、一般的には、リニアモーターによってレール１４８に沿って移動するＸステージ１３８は、多くの既知の方法によって、図示されたＺ軸に沿って自由に移動可能な焦点レンズを順番に支持する高速位置決め部１５０を支持し移動させるものである。
【００１２】
さらに図１を参照して、焦点レンズを通して図示のＺ軸に沿う光路１２０をレーザ目標位置１３４に向けるために、位置決めミラー（不図示）は、高速位置決め部１５０のハウジング内に取り付けられる。Ｘステージ１３８とＹステージ１３６の間のＺ空間についても調整可能である。位置決めミラー２４２、２４４は、任意の回数回転することによって、レーザ１１４と高速位置決め部１５０の間で直接光路１２０を位置決めする。高速位置決め部１５０は、例えば、高分解能リニアモーター、又は、一対のガルバノ（ｇａｌｖａｎｏｍｅｔｅｒ）・ミラーを使ってもよい。これによって、提供されたテストデータ又は設計データに基づいて、特有の、又は、反復的な加工作業を行うことができる。ステージ１３６、１３８と位置決め部１５０は制御可能であり、区画化データ、又は、非区画化データに応じて、独立に、又は、調和的に一緒に動くことができる。従って、図１に示す一例のようなレーザ加工システム１１０における総運動距離は、ステージ１３６、１３８の両方の運動距離を含んでいてもよいが、必ずしもそれらが含まれている必要性はない。
【００１３】
また、高速位置決め部１５０は、ワークピース１３の表面上の一つ以上の起点に対して位置づけされるビジョンシステムを備えていてもよい。ビーム位置決めシステム１３０は、ビジョン位置づけシステム、又は、ビーム位置づけシステムを使うことができる。これは、対物レンズを通して機能するか、又は、独立したカメラの光軸から離れている。
【００１４】
任意ではあるが、半波長板偏光子等のレーザパワー・コントローラー１５２を光路１２０に沿って配置してもよい。さらに、フォトダイオード等の一台以上のビーム探知デバイス１５４を、レーザパワー・コントローラー１５２の下流に配置してもよい。例えば、それを、レーザ出力１１６の波長を部分的に伝達するのに適するように、位置決めミラー２４４と位置合わせしてもよい。ビーム探知装置１５４は、レーザパワー・コントローラー１５２の効果を変更するための信号を伝達するビーム診断エレクトロニクスと通信することが好ましい。
【００１５】
ワークピース１３は、チャック・アセンブリ１４０によって支持される。このチャック・アセンブリは真空チャックベース１４２とチャック・トップ１４４と、任意ではあるが、プレート１４９を備えている。プレート１４９は、ステージ１３６、１３８のうちの少なくとも一方と容易に接続、離脱することができる。ベース１４２を、ステージ１３６、１３８に直接固定可能なように構成してもよい。
【００１６】
プロセッサーとメモリと、メモリに格納されたソフトウェアを備えることが可能なコントローラー１８は、ビーム位置決めシステム１３０が軌道に沿って、ワークピース１３に対して相対的に動くように制御することができる。このソフトウェアは、一つ以上のツールパスファイル符号化軌道を備えていてもよく、また、コントローラー１８は、この軌道に沿って並進位置決めシステムを制御して、ビーム位置決めシステム１３０をワークピース１３に対して相対的に移動させることができる。一つ以上の軌道を、共通ファイル形式でメモリに格納することができる。
【００１７】
ツーリング位置決めシステムの一例としては、オレゴン州ポートランドのエレクトロ・サイエンティフィック・インダストリーズ社の製品番号が５３３０、５５３０、５６５０、５８００として販売されているレーザ超微細加工システムがある。さらに、その図示されたツーリング位置決めシステムは、コンポーネント、本願ではワークピース１３であるが、それに対して相対的な軌道に沿って移動可能なツーリングとして、ビーム位置決めシステム１３０を備えているが、その他のツーリング位置決めシステムも使用可能であることがわかっている。ワークピース１３が静止している系では、例えば、総運動距離はビーム位置決めシステム１３０の運動距離と等しくなることがある。
【００１８】
図１に示す一例のビーム位置決めシステム１３０がワークピース１３に対して相対的に動くツーリングアクションでの無駄時間を最小化する標準的な方法によれば、一つの機械加工された形体から次の形体までのツーリングアクションの総運動距離が最小化される。この方法は、次の場合はうまく機能する。即ち、各形体の機械加工に関するツーリングアクションにとって必要なことが、特定の形体の機械加工中に、ビーム位置決めシステム１３０とその他のツーリングが静止することだけである場合である。この場合、形体から形体への運動は全て、初期速度ゼロと最終ツーリング速度を必要とする単純なポイント・ツー・ポイントの運動であり、総運動距離は、最適化のために適切な距離関数として使える。何故ならば、総運動時間と実質的に比例するからである。
【００１９】
更に、標準的な工業上の実践においては、特定のツーリングアクションが、所定のアプリケーションのための特定の形体型と関連づけられる。標準的な工業上の実践においては、個々のアプリケーションでの同型（例えば、同じサイズと形）の形体は全て、ツーリングがワークピース１３に対して相対的に全く同じ軌道を追うことによって、機械加工される。ツーリングが全く同じ軌道を順に追うことによって、同型の全ての形体を機械加工するために、同一の入口と出口で、ワークピース１３に対して相対的なツーリング速度ベクトルを使うことができる。
【００２０】
発明者は、ツーリングアクションにおいては、ツーリングが非ゼロのツーリング速度でワークピース１３に対して相対的な特定の軌道を追う必要がある場合、即ち、非ゼロの「入口」と「出口」ツーリング速度をもつ場合は、標準的な方法と比べて、ツーリング速度ベクトルと形体から形体への軌道との位置決めを改善することによって、形体から形体へのツーリングアクション中に費やされる非処理時間を短縮することができることを偶然に発見した。
【００２１】
具体的には、典型的な部品加工アプリケーションでは、一区画上の所望の位置に特定の直径の穴を開ける場合等で、ワークピース１３上の異なる位置で複数回、形体の形成に関するツーリングアクションの繰り返しが必要になる。その形体は環状の幾何形状（例えば、ブラインドと、ＰＣＢのスルービア、又は、アニュラリング）でもよい。さらに、そのような環状の幾何形状がある場合、加工される形体の幾何形状に一致するワークピース１３上の実質的に環状の経路をツーリングが追うことが期待される。そのようなツーリング軌道の一例としては、筒鋸、円、ら線の形状がある。形体の形成に関するツーリングアクションを複数回繰り返すためには、ツーリングがツーリング軌道の始めと終わりで、十分に規定された非ゼロの被削面速度（つまり、ワークピース１３に対する速度）を得る必要がある。
【００２２】
さらに、部品加工アプリケーションでは、同型の全ての形体のためのツーリング軌道を予め規定することが通例となっている。そのため、形体がワークピース１３上のどこに位置しているのか、又は、形体が加工されるシーケンスのどこに位置しているかにかかわらず、全ての同型の形体にとって、ツーリングが、入口と出口でワークピース１３に対して相対的に同じ流出速度ベクトルを達成することが必要となる。
【００２３】
しかしながら、同型の形体の全てが同じ軌道を追うツーリングによって加工される必要はなく、この場合、形体から形体への運動中に費やされた非加工時間に比べて、準最適なシステム性能が得られるであろう。理論に縛られることはなく、環状の幾何形状の形体は、本質的にツーリング軌道の回転の変化と方向の変化に対して不変であると考えられている。従って、各形体の位置、又は、その他の形体に対して相対的な位置等で、ツーリング軌道に関する入口角と出口角を形体単位に修正することが可能であり、同型の形体に対する修正も可能である。この新たな自由度を使って、特定の形体の加工に関する入口と出口でのツーリング速度ベクトルと、前の形体からその特定の形体にツーリングを移行させる運動と、その形体から次の形体にツーリングを移行させる運動とを実質的に整合させることができる。言いかえれば、特定の形体の加工に関するツーリングの入口速度ベクトルを、前の形体からその形体にツーリングを移行させる運動と実質的に整合させることができる。同様に、特定の形体の加工に関するツーリングの出口速度ベクトルを、その形体から次の形体にツーリングを移行させる運動と実質的に整合させることができる。
【００２４】
従って、ツーリングが各形体の加工を開始させ終了させる時は、ツーリングが「正しい」方向に移行するので、その構成によって、形体から形体へ運動する間に時間を消費するツーリング加速区間の必要性が実質的に低減するか、又は、なくなり、運動する間の消費時間が減るため、システム全体のスループットが上がる。
初めに、これらの教示のアプリケーションを図２−図７に示す。
【００２５】
図２−図５は、予め規定された異なる入口角（０、９０、１８０、２７０度）に対応する４つの異なる筒鋸ツーリング軌道２０、２２、２４、２６をそれぞれ示す。軌道２０、２２、２４、２６は、機械加工の完了時に形成される形体１７を規定するものであり、オレゴン州ポートランドのエレクトロ・サイエンティフィック・インダストリーズ社から製品番号５３３０、５５３０、５６５０として販売されているレーザ超微細加工システムで利用可能な筒鋸軌道に対応している。図示された軌道２０、２２、２４、２６は、単に一例として示しただけであり、本願の教示のアプリケーションを限定するものではない。
【００２６】
図２−図５に示される軌道２０、２２、２４、２６は「等しい」軌道であることに注意されたい。即ち、それらは全て、単一の「基本」軌道に由来するものであって、基本軌道を回転させるか、又は、そのミラー像を作ることによって得られるものである。例えば、図２−図５に示される４つの異なる軌道は、図２のゼロ度の入口軌道２０を基本軌道と考えてもよい。その後、図３−図５の３つの残りの軌道２２、２４、２６は全て、基本軌道２０と等価である。何故ならば、等価な軌道２２、２４、２６が、基本軌道２０を所定量（例えば、それぞれ、図２−４に示すように９０、１８０、２７０度）回転させることによって得られるからである。軌道２０、２２、２４、２６は、等価な一連の所定の軌道となる。ツーリングは、同一の形体を形成するために、ワークピース１３に対して相対的な軌道２０、２２、２４、２６を移動させる一方で、操作できるコントローラー１８によって制御される。
【００２７】
図６は、各形体１７に対して同じ筒鋸ツーリング軌道２２（入口角＝９０度）を使って２行の形体１７をドリル加工する際のツーリング軌道２２と、形体から形体への運動軌道２８ａ、２８ｂを含む加工順序を示す。形体から形体への運動軌道２８ａは、ツーリングによって図６の下行のツーリング軌道２２の間をワークピース１３に対して相対的に運動する軌道であり、また、形体から形体への運動軌道２８ｂは、ツーリングによって図６の上行のツーリング軌道２２間をワークピース１３に対して相対的に運動する軌道である。形体１７は、配列状に配置され、ヘビ状パターンに加工される。この加工は、図示されているように、底行を第１の＋ｘ方向に加工し、上行を第２の逆の−ｘ方向に加工することによってなされる。
【００２８】
図６からわかるように、上行を加工する間、両行に対して同じ筒鋸ツーリング軌道２２を適用すると、ツーリング軌道２２の入口と出口での速度と、形体から形体への運動軌道２８ｂとが誤整合となることに注意されたい。この誤整合によって、第２行（とそれ以後の偶数行）の形体１７を加工する前後にツーリング方向を逆転させるために時間が費やされる。
【００２９】
図６に示される加工に関する問題は、図７を参照すると明らかである。図７は、図６のシナリオに基づく、ビーム位置決めシステム１３０のＸ軸方向の運動に対する加速度指令３０を示す。本図において注目すべきことは、図６の第２（上）行の形体１７の加工時に、ビーム位置決めシステム１３０の加速度に大きなスパイク３２が存在することである。これらのスパイク３２においては、形体から形体への運動２８ｂに影響を与えるように、各形体１７のビーム位置決めシステム１３０の出口速度を「逆転させる」必要がある。
【００３０】
図８は、形体１７を機械加工するための、推奨される方法の一例を示す。
また、図６と同様に図８は、図６と同じパターンの形体１７のうちの下行の形体１７を機械加工するためのツーリング軌道２２と、形体から形体への運動軌道２８ａを示す。
しかしながら、ツーリング軌道２６と形体から形体への運動軌道２８ｄは、上行の形体１７を機械加工するために使われる。即ち、図８の第１行の形体とは異なり、第２行の形体１７は、別のツーリング軌道２６に関するものである。２行以上の配列の形体において、第１行とそれ以後の奇数行も、第１の分類区分の形体１７と考えられる。第１の分類区分の形体１７を機械加工する場合、ビーム位置決めシステム１３０は、形体から形体への運動軌道２８ａの＋ｘ方向と一致する入口角９０度のツーリング軌道２２を追い続ける。しかしながら、第２行とそれ以後の偶数行も第２の分類区分と考えられ、ビーム位置決めシステム１３０は、形体から形体への運動軌道２８ｃの−ｘ方向と実質的に一致する入口角２７０度のツーリング軌道２６を追うことができる。図６と図８を比較すると、上行の形体１７の加工時には、ビーム位置決めシステム１３０の方向を逆転する必要がもはやないことを示している。さらに一例として、形体１７を、形体１７が位置する列に基づいて分類することができる。
【００３１】
図９は、この結果を確認したものである。即ち、図９は、図８のシナリオに基づく、ビーム位置決めシステム１３０のＸ軸方向の運動に対する位置と加速度指令３６を示す。図９を図７と比較すると、ツーリング軌道２６の入口角の変更によって、加速度指令３６の鋭い加速度スパイク３２が除去されることが明らかである。
【００３２】
これらの変更の利点は図１０からわかる。図１０は、図６と図７に示される形体１７の全てに対して一定のツーリング軌道２２を使った標準的な方法と、図８の提案された方法におけるビーム位置決めシステム１３０のレーザ・アクティビティを比較したものである。尚、図８の提案された方法とは、図示した一例の基本軌道をツーリング軌道２２からツーリング軌道２６まで回転させることによって、（異なる行の形体１７等の）異なるツーリング軌道２２、２６を使った方法である。異なる形体１７を機械加工するための基本軌道を回転させることによって、図８に示される軌道２８ａ、２８ｃ等の、形体から形体への運動軌道の全体とツーリング入口／出口速度を実質的に整合させることができる。
【００３３】
標準的な方法を使ったビーム位置決めシステム１３０のレーザの運動が、図６に示される下行と上行の形体１７を機械加工するためのライン３８ａ、３８ｂによってそれぞれ示され、また、提案された方法を使ったレーザの運動は、図８に示される下行と上行の形体１７を機械加工するためのライン４０ａ、４０ｂによってそれぞれ示される。図１０のライン３８ａと４０ａを比較するとわかることであるが、どちらの方法でも、第１行の形体１７を加工している間はレーザの運動は同期化されている。しかしながら、第１行の形体１７がライン４１によって示される時間に加工された後には、いずれの方法でも、第２行の形体１７の加工中にはレーザの運動は同期化されていない。このことは、ライン３８ｂ、４０ｂを比較するとわかることである。その代わりに、標準的な方法を使って第２行の形体１７を加工する場合は、提案された方法と比べて、形体１７間を動くための時間がさらに必要となる。この時間は、図１０に示される節約時間４２によって示される。例えば、節約時間４２を最大化した場合は、ツーリングの入口と出口での速度と、形体から形体への運動軌道２８ａ、２８ｃとの整合を最適化できる。
【００３４】
図１０から明らかなように、提案された方法によれば、加速スパイク３２を迅速に除去することだけでなく、形体から形体への運動の総時間が大幅に短縮された。
この提案された方法の別の一例を図１１に示す。ここでは、図６と図８に示される同じパターンの形体１７を参照して説明される。しかしながら、図８の本発明の方法と同様に、図１１の方法を、異なるパターンの形体１７と共に使うことができる。図６と図８と同様に、図１１は、下行の形体１７を機械加工するための、形体から形体への運動軌道２８ａと軌道２２を含む第１の軌道区間を仕上げ加工することを示す。しかしながら、ツーリング軌道２２’と、形体から形体への運動軌道２８ｅを含む第２の軌道区間を、上行の形体１７を機械加工するために使うことができる。ツーリング軌道２２’は、ツーリング軌道２２の逆軌道であり、形体から形体への運動軌道２８ｅは、形体から形体への運動軌道２８ａの逆軌道である。即ち、図１１に示される上行の形体１７を機械加工する場合、ツーリング軌道、又は、エンドエフェクタの形は同じであるが、その方向はエンドエフェクタの軌道とは逆である。この場合、軌道２２’等の軌道が同じ形をもつので、軌道２２は基本軌道と考えることができる。図１１の提案された方法によれば、形体から形体への運動時間を大幅に短縮でき、図６に示される標準的な方法よりも迅速に加速度スパイクを除去することができる。
【００３５】
本願で示すアイデアをテストし観察した結果は良好であった。即ち、エレクトロ・サイエンティフィック・インダストリーズ社製の製品番号５８００のデュアルヘッド・レーザ超微細加工システムの、形体から形体への運動回数が大幅に改善された。例えば、１１４行３３列のパターン（合計３７６２個の穴）においては、標準的な方法の運動時間（即ち、非処理時間）は、入口角９０度で約１２．２５秒である。例えば、左から右への行（即ち、上から始まる奇数行）のために入口角９０度を使い、右から左への行（即ち、偶数行）のために入口角２７０度を使うことによって、ツーリング軌道を変更した（例えば、１つの形体１７を加工するために使われた第１の軌道から、同じ形体１７を加工するために使われた別の軌道へ変更した）場合、運動時間が短縮されて６．８１秒となった。各々の場合、レーザビーム・ツーリング軌道は、穴中心で２ミリ秒の休止時間（つまり、パンチ時間）と、１５０ｍｍ／秒の螺旋状のオペレーション時間をもつ。
【００３６】
提案された方法によれば、エンドエフェクタ軌道の方向の迅速な反転に関連する加速スパイクを低減し、形体から形体への運動時間の合計を大幅に削減するため、全体のシステム性能が改善する。
上述の実施形態は、本発明を容易に理解できるように記載されており、本発明を限定するものではない。逆に、本発明は、添付の請求項の請求の範囲内の様々な修正と等価な構成を含むものである。その請求の範囲は、法の下で許容される修正と等価な構成の全てを包含するものとして最も広い解釈がなされるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2011524261.tif 000013
【国際調査報告】
2011524261.tif 000014
2011524261.tif 000015