專利名稱：修改與圓形刀具動(dòng)作相關(guān)聯(lián)的進(jìn)入角度以改善部件機(jī)器加工的生產(chǎn)量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)涉及并入有圓形刀具動(dòng)作的部件機(jī)器加工。
背景技術(shù)：
在機(jī)器加工操作期間，期望最小化與刀具相對(duì)于工件從一個(gè)機(jī)器加工的特征到下 一機(jī)器加工的特征的移動(dòng)相關(guān)聯(lián)的非處理(所謂的“死”)時(shí)間。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法，最小化與 此類移動(dòng)相關(guān)聯(lián)的總工件移動(dòng)“長(zhǎng)度”。

發(fā)明內(nèi)容
本文中所教示的實(shí)施例包括減少與刀具相對(duì)于工件從一個(gè)機(jī)器加工的特征到下 一機(jī)器加工的特征的移動(dòng)相關(guān)聯(lián)的死時(shí)間的設(shè)備及方法。根據(jù)一個(gè)實(shí)例，描述一種用于控 制軌跡的設(shè)備，刀具定位器系統(tǒng)相對(duì)于組件沿所述軌跡移動(dòng)刀具，以用于在所述組件中機(jī) 器加工多個(gè)相同類型的特征。第一刀具軌跡具有當(dāng)?shù)毒唛_始機(jī)器加工第一特征時(shí)的時(shí)間處 的進(jìn)入速度及當(dāng)?shù)毒咄瓿伤龅谝惶卣鞯臋C(jī)器加工時(shí)的時(shí)間處的退出速度。第二刀具軌跡 具有當(dāng)?shù)毒唛_始機(jī)器加工第二特征時(shí)的時(shí)間處的進(jìn)入速度及當(dāng)?shù)毒咄瓿伤龅诙卣鞯?機(jī)器加工時(shí)的時(shí)間處的退出速度。所述第二刀具軌跡的進(jìn)入及退出速度不同于所述第一刀 具軌跡的相應(yīng)進(jìn)入及退出速度。根據(jù)另一實(shí)例，描述一種使用刀具在組件中機(jī)器加工圓形特征的方法。所述方法 包括在每一特征基礎(chǔ)上修改與機(jī)器加工圓形特征相關(guān)聯(lián)的刀具軌跡以實(shí)現(xiàn)以下各項(xiàng)中的 至少一者減少總的特征到特征移動(dòng)時(shí)間及減少與個(gè)別特征到特征移動(dòng)相關(guān)聯(lián)的加速度命 令的振幅。下文中相對(duì)于圖式描述這些實(shí)施例及其它實(shí)施例的細(xì)節(jié)及變化形式。


本文中的說(shuō)明是參照附圖，其中在數(shù)個(gè)視圖中相同的參考編號(hào)指代相同的部件， 且其中圖1是刀具定位器系統(tǒng)的實(shí)例的經(jīng)簡(jiǎn)化圖示性圖表；圖2是對(duì)應(yīng)于0度的進(jìn)入角度的第一刀具軌跡的計(jì)算機(jī)模擬；圖3是對(duì)應(yīng)于90度的進(jìn)入角度的第二刀具軌跡的計(jì)算機(jī)模擬；圖4是對(duì)應(yīng)于180度的進(jìn)入角度的第三刀具軌跡的計(jì)算機(jī)模擬；圖5是對(duì)應(yīng)于270度的進(jìn)入角度的第四刀具軌跡的計(jì)算機(jī)模擬；4
圖6是隨時(shí)間圖解說(shuō)明使用具有90度的進(jìn)入角度的相同刀具軌跡對(duì)兩行孔的鉆 鑿的圖表；圖7是圖解說(shuō)明用于圖6的鉆鑿的刀具定位器的χ軸運(yùn)動(dòng)的加速度命令的圖表；圖8是隨時(shí)間圖解說(shuō)明使用具有90度及270度的相應(yīng)進(jìn)入角度的交替刀具軌跡 對(duì)兩行孔的鉆鑿的圖表；圖9是圖解說(shuō)明用于圖8的鉆鑿的刀具定位器的χ軸運(yùn)動(dòng)的加速度命令的圖表；圖10是比較標(biāo)準(zhǔn)刀具軌跡方法對(duì)本文中的教示的圖表；圖11是隨時(shí)間圖解說(shuō)明使用兩者均具有90度的進(jìn)入角度的反向環(huán)鉆刀具軌跡對(duì) 兩行孔的鉆鑿的圖表。
具體實(shí)施例方式圖1中所示的刀具定位器系統(tǒng)的實(shí)例為激光處理系統(tǒng)110，其利用裝備有晶片卡 盤組合件140的混合光束定位系統(tǒng)，其可用于微結(jié)構(gòu)及其它特征(例如，半導(dǎo)體工件13 (例 如，印刷電路板)中的盲孔及/通孔)的紫外激光燒蝕圖案化。所顯示的激光系統(tǒng)110包括 以預(yù)定波長(zhǎng)及空間模式外形提供一個(gè)或一個(gè)以上激光脈沖的激光輸出116的激光器114。可使激光輸出116穿過(guò)各種熟知的擴(kuò)展及/或準(zhǔn)直光學(xué)器件118，沿光學(xué)路徑120 傳播且經(jīng)光束定位系統(tǒng)130引導(dǎo)以撞擊工件13上的激光目標(biāo)位置134上的激光系統(tǒng)輸出 脈沖132。光束定位系統(tǒng)130可包括平移臺(tái)定位器，所述平移臺(tái)定位器可采用支撐(舉例來(lái) 說(shuō))X、Y及/或Z定位反射鏡242及Μ4的至少兩個(gè)橫向臺(tái)136及138。光束定位系統(tǒng)130 可準(zhǔn)許在相同或不同工件13上的目標(biāo)位置134之間的快速移動(dòng)。臺(tái)136及138可相對(duì)于工件13沿軌跡移動(dòng)光束定位系統(tǒng)130，以用于在工件13中 形成特征。如圖1的實(shí)例中所示，平移臺(tái)定位器為分裂軸系統(tǒng)，其中通常由線性電動(dòng)機(jī)沿軌 146移動(dòng)的Y臺(tái)136支撐并移動(dòng)工件13，且通常由線性電動(dòng)機(jī)沿軌148移動(dòng)的X臺(tái)138支 撐并移動(dòng)快速定位器150，快速定位器150又支撐可沿所圖解說(shuō)明的Z軸自由移動(dòng)的聚焦透 鏡(根據(jù)數(shù)種已知方法)。仍參照?qǐng)D1，定位反射鏡(未顯示)安裝于快速定位器150的外殼內(nèi)以沿所圖解說(shuō) 明的Z軸引導(dǎo)光學(xué)路徑120穿過(guò)聚焦透鏡到達(dá)激光目標(biāo)位置134。X臺(tái)138與Y臺(tái)136之 間的Z尺寸也是可調(diào)整的。定位反射鏡242及244經(jīng)由激光器114與快速定位器150之間 的任何轉(zhuǎn)彎對(duì)準(zhǔn)光學(xué)路徑120，快速定位器150沿光學(xué)路徑120定位?？焖俣ㄎ黄?50可 (舉例來(lái)說(shuō))采用高分辨率線性電動(dòng)機(jī)或一對(duì)電流計(jì)式反射鏡，其可基于所提供的測(cè)試或 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)實(shí)行唯一或重復(fù)的處理操作。臺(tái)136及138以及定位器150可獨(dú)立地控制及移動(dòng) 或經(jīng)協(xié)調(diào)以響應(yīng)于面板化或非面板化數(shù)據(jù)(panelized orunpanelized data)而一起移動(dòng)。 因此，在激光處理系統(tǒng)110(例如，圖1中所示的實(shí)例)中，總移動(dòng)長(zhǎng)度可(但未必)包括兩 個(gè)臺(tái)136及138的移動(dòng)長(zhǎng)度?？焖俣ㄎ黄?50也可包括可與工件13的表面上的一個(gè)或一個(gè)以上基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)的視 覺(jué)系統(tǒng)。光束定位系統(tǒng)130可采用經(jīng)由物鏡透鏡工作或與單獨(dú)相機(jī)離軸的視覺(jué)或光束對(duì)準(zhǔn) 系統(tǒng)。任選激光功率控制器152(例如，半波板偏光器)可沿光學(xué)路徑120定位。另外， 一個(gè)或一個(gè)以上光束檢測(cè)裝置154(例如，光電二極管)可在激光功率控制器152的下游，例如與經(jīng)調(diào)試以對(duì)激光輸出116的波長(zhǎng)部分地透射的定位反射鏡244對(duì)準(zhǔn)。光束檢測(cè)裝置 IM優(yōu)選地與光束診斷電子器件通信，所述光束診斷電子器件傳送信號(hào)以修改激光功率控 制器152的作用。工件13由卡盤組合件140支撐，卡盤組合件140包括真空卡盤基底142、卡盤頂部 144及任選板149。板149易于連接到臺(tái)136、138中的至少一者及與其解嚙合。基底142 可替代地經(jīng)調(diào)試以直接固定到臺(tái)136或138。光束定位系統(tǒng)130相對(duì)于工件13沿軌跡的移動(dòng)可由控制器18控制，控制器18可 包括處理器、存儲(chǔ)器及存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器上的軟件。所述軟件可包括一個(gè)或一個(gè)以上刀具 路徑文件編碼軌跡，控制器18可沿所述軌跡控制平移定位系統(tǒng)以相對(duì)于工件13移動(dòng)光束 定位系統(tǒng)130。所述一個(gè)或一個(gè)以上軌跡可以共用文件格式存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器上。刀具定位器系統(tǒng)可以是(作為實(shí)例)來(lái)自俄勒岡州波特蘭的電子科學(xué)工業(yè)有限公 司(Electro Scientific Industries, Inc. of Portland, OR)且作為型號(hào) 5330、5530、5650 及5800銷售的激光微機(jī)器加工系統(tǒng)。此外，雖然所圖解說(shuō)明的刀具定位系統(tǒng)包括光束定位 系統(tǒng)130作為可相對(duì)于組件(此處為工件13)沿軌跡移動(dòng)的刀具，但應(yīng)理解，可使用其它刀 具定位系統(tǒng)。在其中工件13保持靜止的系統(tǒng)中，舉例來(lái)說(shuō)，總移動(dòng)長(zhǎng)度可等于光束定位系 統(tǒng)130的移動(dòng)長(zhǎng)度。用于最小化與刀具移動(dòng)(例如，在圖1中所示的實(shí)例中光束定位系統(tǒng)130相對(duì)于 工件13的移動(dòng))相關(guān)聯(lián)的死時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)方法是最小化與從一個(gè)機(jī)器加工的特征到下一機(jī) 器加工的特征的刀具移動(dòng)相關(guān)聯(lián)的總移動(dòng)長(zhǎng)度。當(dāng)與每一特征的機(jī)器加工相關(guān)聯(lián)的刀具動(dòng) 作僅需要保持光束定位系統(tǒng)130及其它刀具靜止同時(shí)機(jī)器加工特定特征時(shí)，此方法工作良 好。在此類情況下，所有特征到特征移動(dòng)是簡(jiǎn)單的點(diǎn)到點(diǎn)移動(dòng)，其需要零初始及最后刀具速 度，且總移動(dòng)長(zhǎng)度是用于優(yōu)化的合適度量，因?yàn)槠鋵⑴c總移動(dòng)時(shí)間大致成比例。此外，標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)慣例針對(duì)給定應(yīng)用使特定刀具動(dòng)作與特定特征類型相關(guān)聯(lián)。在標(biāo) 準(zhǔn)行業(yè)慣例下，通過(guò)使刀具相對(duì)于工件13遵循相同的確切軌跡來(lái)機(jī)器加工每一給定應(yīng)用 中相同類型(例如，相同大小及形狀)的所有特征。使刀具遵循確切相同的軌跡又將產(chǎn)生 相對(duì)于工件13使用相同的進(jìn)入及退出刀具速度向量，以用于機(jī)器加工屬于相同類型的所 有特征。發(fā)明者已意外地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)毒邉?dòng)作要求刀具相對(duì)于工件13以非零刀具速度遵循 某一軌跡時(shí)，也就是說(shuō)，當(dāng)存在非零“進(jìn)入”及退出刀具速度時(shí)，可通過(guò)改善刀具速度向量與 特征到特征軌跡的對(duì)準(zhǔn)來(lái)減少在特征到特征刀具移動(dòng)期間所花費(fèi)的非處理時(shí)間(與標(biāo)準(zhǔn) 方法相比)。更具體來(lái)說(shuō)，典型的部件機(jī)器加工應(yīng)用需要在工件13上的不同位置處將與特征 的形成相關(guān)聯(lián)的刀具動(dòng)作重復(fù)多次，例如在面板上的所需位置處鉆鑿某一直徑的孔。此類 特征可具有圓形幾何形狀(例如，PCB或環(huán)形環(huán)中的盲孔及通孔)。當(dāng)呈現(xiàn)此類圓形幾何形 狀時(shí)，進(jìn)一步預(yù)期刀具將在工件13上遵循與待處理的特征的幾何形狀一致的大致圓形路 徑。此類刀具軌跡的實(shí)例包括鉆孔、圓形及螺旋。將與特征的形成相關(guān)聯(lián)的刀具動(dòng)作重復(fù) 多次要求刀具在刀具軌跡的開始及結(jié)束處實(shí)現(xiàn)良好界定的非零工作表面速度(即，相對(duì)于 工件13的速度)。部件機(jī)器加工應(yīng)用中的進(jìn)一步慣例是針對(duì)相同類型的所有特征預(yù)界定刀具軌跡。因此，慣例是，相同類型的所有特征將要求刀具相對(duì)于工件13實(shí)現(xiàn)相同的進(jìn)入及退出速度 向量，而不管所述特征位于工件13上何處或處理所述特征的序列。然而，相同類型的所有特征由刀具遵循相同的軌跡來(lái)處理的要求不必要地具有限 制性且可能產(chǎn)生次最佳系統(tǒng)性能(關(guān)于在特征到特征移動(dòng)期間所花費(fèi)的非處理時(shí)間)。在 不受限于理論的情況下，相信具有圓形幾何形狀的特征對(duì)于刀具軌跡中的旋轉(zhuǎn)及方向改變 本質(zhì)上不起變化。相應(yīng)地，可在每一特征基礎(chǔ)上修改與刀具軌跡相關(guān)聯(lián)的進(jìn)入及退出角度， 例如每一特征的位置或其相對(duì)于其它特征的位置(甚至針對(duì)相同類型的特征)?？衫么?新自由度來(lái)使與特定特征的處理相關(guān)聯(lián)的進(jìn)入及退出刀具速度向量分別與將刀具從前一 特征帶到所述特征的移動(dòng)及將刀具帶離所述特征而去往下一特征的移動(dòng)大致對(duì)準(zhǔn)。換句話 說(shuō)，與特定特征的處理相關(guān)聯(lián)的刀具的進(jìn)入速度向量可與將刀具從前一特征帶到所述特征 的移動(dòng)大致對(duì)準(zhǔn)。類似地，與特定特征的處理相關(guān)聯(lián)的刀具的退出速度向量可與將刀具帶 離所述特征而去往下一特征的移動(dòng)大致對(duì)準(zhǔn)。由于當(dāng)?shù)毒唛_始及完成每一特征的處理時(shí)將(因此)正沿“正確的”方向移動(dòng)，因 此此種布置可大致減小或消除在特征到特征移動(dòng)期間對(duì)耗時(shí)的刀具加速度段的需要，此又 將減少在此類移動(dòng)期間所花費(fèi)的時(shí)間且因此增加總體系統(tǒng)生產(chǎn)量。這些教示的應(yīng)用最初圖解說(shuō)明于圖2到圖7中。圖2到圖5分別顯示對(duì)應(yīng)于不同預(yù)界定進(jìn)入角度(0度、90度、180度及270度) 的四個(gè)不同環(huán)鉆刀具軌跡20、22、M及沈。軌跡20、22、對(duì)及沈界定特征17，特征17在機(jī) 器加工的完成后形成且與在激光微機(jī)器加工系統(tǒng)中當(dāng)前可用的環(huán)鉆軌跡相關(guān)聯(lián)，所述激光 微機(jī)器加工系統(tǒng)來(lái)自俄勒R州波特蘭的電子科學(xué)工業(yè)有限公司且作為型號(hào)5330、5530及 5650銷售。所圖解說(shuō)明的軌跡20、22、24及沈僅通過(guò)實(shí)例顯示且不限制本文中的教示的應(yīng) 用。注意，圖2到圖5中所示的軌跡20、22、對(duì)及沈?yàn)椤暗刃А避壽E。也就是說(shuō)，其全部 可通過(guò)旋轉(zhuǎn)基本軌跡或取基本軌跡的鏡像而從單個(gè)“基本”軌跡導(dǎo)出。舉例來(lái)說(shuō)，在圖2到 圖5中所示的四個(gè)不同軌跡中，圖2的0度進(jìn)入軌跡20可被視為基本軌跡。然而，圖3到 圖5的剩余三個(gè)軌跡22J4及沈全部為基本軌跡20的等效軌跡，在于可通過(guò)將基本軌跡 20旋轉(zhuǎn)預(yù)定量(例如，分別旋轉(zhuǎn)90度、180度及270度，如圖2到圖4中所示)或任意量來(lái) 獲得等效軌跡22、對(duì)及沈。軌跡20、22、對(duì)及沈形成一組預(yù)界定等效軌跡。刀具可由控制 器18控制以在相對(duì)于工件13移動(dòng)軌跡20、22、M及沈中的任一者時(shí)操作，以形成相同的 特征。圖6顯示包括刀具軌跡22及與針對(duì)每一特征17使用相同的環(huán)鉆刀具軌跡22 (進(jìn) 入角度=90度)而對(duì)兩行特征17進(jìn)行鉆鑿相關(guān)聯(lián)的特征到特征運(yùn)動(dòng)軌跡28a及28b的過(guò) 程序列。特征到特征運(yùn)動(dòng)軌跡為如圖6中所示刀具相對(duì)于工件13在底部行中的刀具 軌跡22之間行進(jìn)的軌跡，且特征到特征運(yùn)動(dòng)軌跡^b為如圖6中所示刀具相對(duì)于工件13 在頂部行中的刀具軌跡22之間行進(jìn)的軌跡。特征17布置成陣列且以蛇形圖案處理，以便 沿如圖所示的第一 +χ方向處理所述底部行，且然后沿第二且相反的-χ方向處理所述頂部 行。如在圖6中可見，明顯的是，針對(duì)兩行維持相同的環(huán)鉆刀具軌跡22在處理所述頂 部行時(shí)產(chǎn)生刀具軌跡22與特征到特征運(yùn)動(dòng)軌跡^b的進(jìn)入及退出速度之間的不對(duì)準(zhǔn)。此7不對(duì)準(zhǔn)產(chǎn)生在處理第二行(及任何隨后的偶數(shù)編號(hào)的行)中的特征17之前及之后反轉(zhuǎn)刀 具的方向而花費(fèi)的時(shí)間。與圖6中所示的處理相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題通過(guò)參考圖7清楚可見，圖7顯示圖6的情景 的光束定位系統(tǒng)130的χ軸運(yùn)動(dòng)的加速度命令30。在此圖中明顯的是，當(dāng)處理圖6的第二 (頂部)行中的特征17時(shí)，光束定位系統(tǒng)130加速度存在大的峰值32。必需這些峰值32 來(lái)針對(duì)每一特征17 “反轉(zhuǎn)”光束定位系統(tǒng)130的退出速度，因此影響隨后的特征到特征移 動(dòng) 28b。圖8顯示用于機(jī)器加工特征17的所提議方法的實(shí)例。如圖6，圖8還顯示用于以 與圖6中相同的特征17圖案來(lái)機(jī)器加工下部行特征17的刀具軌跡22及特征到特征運(yùn)動(dòng) 軌跡觀&。然而，刀具軌跡沈及特征到特征運(yùn)動(dòng)軌跡^d用于機(jī)器加工上部行特征17。也 就是說(shuō)，在圖8中，與第一行中的那些特征17相比，第二頂部行中的特征17與不同的刀具 軌跡沈相關(guān)聯(lián)。在具有多于兩行的特征陣列中，第一及任何隨后的偶數(shù)編號(hào)的行可被視為 第一種類的特征17。當(dāng)機(jī)器加工第一種類中的特征17時(shí)，光束定位系統(tǒng)130繼續(xù)遵循具有 90度的進(jìn)入角度的刀具軌跡22，其匹配特征到特征運(yùn)動(dòng)軌跡^a的+χ方向。然而，第二及 任何隨后的偶數(shù)編號(hào)的行可被視為在第二種類中，且光束定位系統(tǒng)130可遵循具有270度 的進(jìn)入角度的刀具軌跡26，以大致匹配特征到特征運(yùn)動(dòng)軌跡^c的-χ方向。圖8與圖6的 比較顯示，當(dāng)處理頂部行的特征17時(shí)不再需要反轉(zhuǎn)光束定位系統(tǒng)130的方向。此外，可基 于(作為額外實(shí)例)特征17所位于的列來(lái)將特征17分類為若干種類。圖9確認(rèn)此結(jié)果。S卩，圖9顯示圖8的情景的光束定位系統(tǒng)130的χ-軸運(yùn)動(dòng)的位 置及加速度命令36。將圖9與圖7比較，清楚的是，通過(guò)改變刀具軌跡沈的進(jìn)入角度而消 除加速度命令36中的尖銳加速度峰值32。這些改變的益處在圖10中可見，圖10在針對(duì)所有特征17使用固定刀具軌跡22的 標(biāo)準(zhǔn)方法(如圖6及圖7中所示)與圖8的通過(guò)將基礎(chǔ)軌跡從刀具軌跡22旋轉(zhuǎn)到所圖解 說(shuō)明的實(shí)例中的刀具軌跡26而針對(duì)不同種類的特征17(例如，不同行中的特征17)使用不 同的刀具軌跡22及沈的所提議方法之間比較光束定位系統(tǒng)130的激光活動(dòng)。旋轉(zhuǎn)用于機(jī) 器加工不同特征17的基礎(chǔ)軌跡可使刀具進(jìn)入/退出速度與總體特征到特征運(yùn)動(dòng)軌跡(例 如，圖8中所示的軌跡28a及^c)大致對(duì)準(zhǔn)。光束定位系統(tǒng)130使用標(biāo)準(zhǔn)方法的激光活動(dòng)由線38a及38b指示，以分別用于機(jī) 器加工底部及頂部行特征17，如圖6中所示，而使用所提議方法的激光活動(dòng)由線40a及40b 指示，以分別用于機(jī)器加工底部及頂部行特征17，如圖8中所示。如從圖10的圖表的線38a 與40a的比較可見，當(dāng)用任一方法處理第一行特征17時(shí)，激光活動(dòng)同步。然而，在線41所 指示的時(shí)間處處理第一行特征17之后，當(dāng)以任一方法處理第二行特征17時(shí)激光活動(dòng)不同 步，如可從線38a與40b的比較可見。而是，當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)方法處理第二行特征17時(shí)，與所提 議的方法相比，需要額外時(shí)間來(lái)在特征17之間移動(dòng)。此額外時(shí)間由圖10中所示的時(shí)間節(jié) 省42指示。當(dāng)(舉例來(lái)說(shuō))時(shí)間節(jié)省42最大化時(shí)，刀具的進(jìn)入及退出速度可與特征到特 征運(yùn)動(dòng)軌跡28a及28c最佳地對(duì)準(zhǔn)。從圖10很清楚，除消除快速加速度峰值32以外，所提議的方法還已實(shí)現(xiàn)總的特征 到特征移動(dòng)時(shí)間的實(shí)質(zhì)減少。所提議的方法的另一實(shí)例圖解說(shuō)明于圖11中，參照?qǐng)D6及圖8中所示的相同特征17圖案對(duì)其予以描述。然而，如圖8中的發(fā)明性方法，圖11的方法可與不同的特征17圖案 一同使用。類似于圖6及圖8，圖11顯示刀具第一軌跡區(qū)段，包括用于機(jī)器加工下部行特征 17的軌跡22及特征到特征運(yùn)動(dòng)軌跡^a。然而，包括刀具軌跡22’及特征到特征運(yùn)動(dòng)軌跡 28e的第二軌跡區(qū)段可用于機(jī)器加工上部行特征17。刀具軌跡22’為刀具軌跡22的反向 軌跡，而特征到特征運(yùn)動(dòng)軌跡28e為特征到特征運(yùn)動(dòng)軌跡^a的反向軌跡。也就是說(shuō)，與當(dāng) 機(jī)器加工底部行特征17時(shí)的末端執(zhí)行器的軌跡相比，當(dāng)機(jī)器加工圖11中所示的頂部行特 征17時(shí)的刀具或末端執(zhí)行器的軌跡在形狀上相同但在方向上相反。在此情況下，軌跡22 可被視為基礎(chǔ)軌跡，因?yàn)槠渌壽E(例如，軌跡22’ )具有相同形狀。與圖6中所圖解說(shuō)明 的標(biāo)準(zhǔn)方法相比，圖11的所提議的方法可實(shí)現(xiàn)特征到特征移動(dòng)時(shí)間的實(shí)質(zhì)減少且可消除 快速加速度峰值。已成功測(cè)試及觀察到此文檔中所開發(fā)的想法能在由電子科學(xué)工業(yè)有限公司 (Electro Scientific Industries)識(shí)別為型號(hào)5800的雙頭激光微機(jī)器加工系統(tǒng)中產(chǎn)生特 征到特征移動(dòng)時(shí)間的實(shí)質(zhì)改善。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于114行X33列的圖案(總共3762個(gè)孔) 來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)方法使用90度的單個(gè)進(jìn)入角度的移動(dòng)時(shí)間(也就是說(shuō)，非處理時(shí)間)為約12. 25 秒。當(dāng)(例如)通過(guò)針對(duì)從左到右的行(也就是說(shuō)，從頂部開始的奇數(shù)編號(hào)的行)使用90 度的進(jìn)入角度且針對(duì)從右到左的行(也就是說(shuō)，偶數(shù)編號(hào)的行)使用270度的進(jìn)入角度來(lái) 修改刀具軌跡(例如，從用以處理一個(gè)特征17的第一軌跡變?yōu)橛靡蕴幚硐嗤卣?7的另 一軌跡)時(shí)，移動(dòng)時(shí)間減少到僅6. 81秒。對(duì)于每一種情況，激光光束刀具軌跡在孔的中心 處包含2兆秒的停頓(即，打孔時(shí)間)及150毫米/秒的螺旋操作。所提議的方法減少與末端執(zhí)行器軌跡中的快速方向反轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)的加速度峰值且 產(chǎn)生總的特征到特征移動(dòng)時(shí)間的實(shí)質(zhì)減少，兩者均將改善總體系統(tǒng)性能。已描述上文所描述的實(shí)施例，以便允許容易地理解本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。相 反，本發(fā)明打算涵蓋各種修改及等效布置，其包括在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，所述范圍與 最廣義的解釋一致，以便在法律的許可下囊括所有此類修改及等效結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制軌跡的設(shè)備，刀具定位器系統(tǒng)相對(duì)于組件沿所述軌跡移動(dòng)刀具以用于 在組件中機(jī)器加工多個(gè)相同類型的特征，所述設(shè)備包含第一刀具軌跡，其包括當(dāng)所述刀具開始機(jī)器加工第一特征時(shí)的時(shí)間處的進(jìn)入速度及當(dāng) 所述刀具完成所述第一特征的機(jī)器加工時(shí)的時(shí)間處的退出速度；及第二刀具軌跡，其包括當(dāng)所述刀具開始機(jī)器加工第二特征時(shí)的時(shí)間處的進(jìn)入速度及當(dāng) 所述刀具完成所述第二特征的機(jī)器加工時(shí)的時(shí)間處的退出速度，其中所述第二刀具軌跡的所述進(jìn)入及退出速度不同于所述第一刀具軌跡的相應(yīng)進(jìn)入 及退出速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第二刀具軌跡為旋轉(zhuǎn)的所述第一刀具軌跡及 反轉(zhuǎn)的所述第一刀具軌跡中的至少一者。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述特征包括第一種類的特征及第二種類的特 征，且其中所述設(shè)備進(jìn)一步包含在所述第一種類中的所述特征中的兩者之間沿第一方向延伸的第一特征到特征軌跡；及在所述第二種類中的所述特征中的兩者之間沿不同于所述第一方向的第二方向延伸 的第二特征到特征軌跡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述第一刀具軌跡的所述進(jìn)入及退出速度與所述 第一方向大致對(duì)準(zhǔn)，且其中所述第二刀具軌跡的所述進(jìn)入及退出速度與所述第二方向大致 對(duì)準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述第一種類特征及第二種類特征布置成交替行 及交替列中的一者，且其中所述第二方向與所述第一方向相反。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述第一刀具軌跡用以機(jī)器加工所述第一種類中 的特征且所述第二刀具軌跡用以機(jī)器加工所述第二種類中的特征。
7.一種使用刀具在組件中機(jī)器加工圓形特征的方法，其包含在每一特征基礎(chǔ)上修改與所述圓形特征的機(jī)器加工相關(guān)聯(lián)的刀具軌跡以實(shí)現(xiàn)以下各 項(xiàng)中的至少一者減少總的特征到特征移動(dòng)時(shí)間及減少與個(gè)別特征到特征移動(dòng)相關(guān)聯(lián)的加 速度命令的振幅。
8.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中修改所述刀具軌跡包含針對(duì)每一特征從一組預(yù)界定等效軌跡中選擇相應(yīng)刀具軌跡。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中針對(duì)每一特征從所述組預(yù)界定軌跡中選擇所述相 應(yīng)刀具軌跡包含針對(duì)相應(yīng)特征按以下方式選擇所述相應(yīng)刀具軌跡將針對(duì)所述相應(yīng)特征的進(jìn)入及退出 速度向量分別與在過(guò)程序列中將所述刀具從先前特征帶到所述相應(yīng)特征的特征到特征移 動(dòng)及在所述過(guò)程序列中將所述刀具帶離所述相應(yīng)特征而去往下一特征的特征到特征移動(dòng) 最佳地對(duì)準(zhǔn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中修改所述刀具軌跡包含將基礎(chǔ)刀具軌跡旋轉(zhuǎn)任意角度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中將所述基礎(chǔ)刀具軌跡旋轉(zhuǎn)任意角度包含針對(duì)相應(yīng)特征按以下方式旋轉(zhuǎn)所述基礎(chǔ)刀具軌跡將針對(duì)所述相應(yīng)特征的進(jìn)入及退出速度向量分別與在過(guò)程序列中將所述刀具從先前特征帶到所述相應(yīng)特征的特征到特征移 動(dòng)及在所述過(guò)程序列中將所述刀具帶離所述相應(yīng)特征而去往下一特征的特征到特征移動(dòng) 最佳地對(duì)準(zhǔn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中將所述基礎(chǔ)刀具軌跡旋轉(zhuǎn)任意角度包含 將所述基礎(chǔ)刀具軌跡旋轉(zhuǎn)90度、180度及270度中的一者。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述基礎(chǔ)刀具軌跡為環(huán)鉆刀具軌跡。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中修改所述刀具軌跡包含 反轉(zhuǎn)與基礎(chǔ)刀具軌跡相關(guān)聯(lián)的運(yùn)動(dòng)方向。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于控制軌跡的設(shè)備，刀具定位器系統(tǒng)沿所述軌跡移動(dòng)刀具以用于在組件中機(jī)器加工多個(gè)相同類型的特征，所述設(shè)備包括第一刀具軌跡，其具有當(dāng)所述刀具開始機(jī)器加工第一特征時(shí)的時(shí)間處的進(jìn)入速度及當(dāng)所述刀具完成所述第一特征的機(jī)器加工時(shí)的時(shí)間處的退出速度。第二刀具軌跡具有當(dāng)所述刀具開始機(jī)器加工第二特征時(shí)的時(shí)間處的進(jìn)入速度及當(dāng)所述刀具完成所述第二特征的機(jī)器加工時(shí)的時(shí)間處的退出速度。所述第二刀具軌跡的所述進(jìn)入及退出速度不同于所述第一刀具軌跡的相應(yīng)進(jìn)入及退出速度。本發(fā)明還教示用于控制軌跡的方法。
文檔編號(hào)G05B19/4093GK102056711SQ200980121470
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月16日
發(fā)明者穆罕默德·E·阿爾帕伊 申請(qǐng)人:電子科學(xué)工業(yè)有限公司