(57)【要約】【課題】構成要素の制御された高精度のＥＤＭ製造システム及び方法を提供すること。【解決手段】一実施形態では、システムは、流体を保持するタンクと、タンク内の第１の電極アレイであって、被加工物を成形するように構成された複数の電極を含む第１の電極アレイと、少なくとも部分的に流体内に浸漬されるように被加工物を第１の電極アレイの近傍に位置決めする被加工物取付具と、被加工物と第１の電極アレイとの間に電気放電を生じさせて被加工物から材料を除去するパルス生成器と、被加工物及び第１の電極アレイに通信可能に接続された間隙検知回路であって、被加工物と第１の電極アレイとの間の電気放電を監視するように構成された間隙検知回路と、間隙検知回路及び被加工物取付具に通信可能に接続された演算デバイスであって、間隙検知回路から取得したデータに基づいて、第１の電極アレイに対するタンク内の被加工物の位置を操作する演算デバイスとを含む。【選択図】図１
2014097568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を保持するタンクと、
前記タンク内の第１の電極アレイであって、被加工物を成形するように構成された複数の電極を含む第１の電極アレイと、
少なくとも部分的に前記流体内に浸漬されるように前記被加工物を前記第１の電極アレイの近傍に位置決めする被加工物取付具と、
前記被加工物と前記第１の電極アレイとの間に電気放電を生じさせて前記被加工物から材料を除去するパルス生成器と、
前記被加工物及び前記第１の電極アレイに通信可能に接続された間隙検知回路であって、前記被加工物と前記第１の電極アレイとの間の前記電気放電を監視するように構成された間隙検知回路と、
前記間隙検知回路及び前記被加工物取付具に通信可能に接続された演算デバイスであって、前記間隙検知回路から取得したデータに基づいて、前記第１の電極アレイに対する前記タンク内の前記被加工物の位置を操作する演算デバイスと
を備える型彫り放電加工（ＥＤＭ）デバイス。
【請求項２】
前記タンク内の第２の電極アレイであって、設計された形状を前記被加工物に与えるように前記第１の電極アレイの第１の形状に対して相補型の第２の形状を有する第２の電極アレイをさらに備え、
前記演算デバイスが、前記被加工物取付具を介して前記第１の電極アレイと前記第２の電極アレイとの間で前記被加工物を交互に移動させる、
請求項１記載の型彫りＥＤＭデバイス。
【請求項３】
前記第１の電極アレイと前記第２の電極アレイを交換することで前記被加工物の近傍の破片を洗い流す、請求項２記載の型彫りＥＤＭデバイス。
【請求項４】
前記演算デバイスが、第１のスパーク、電極と前記被加工物との間の最短の距離及びオフ時間を除外した平均電圧計算の少なくとも１つに基づいて、前記被加工物と前記第１の電極アレイとの間の電極間間隙を制御する、請求項１記載の型彫りＥＤＭデバイス。
【請求項５】
前記第１の電極アレイ内の各電極が実質上線形の表面を有し、前記表面が前記被加工物に露出される、請求項１記載の型彫りＥＤＭデバイス。
【請求項６】
前記パルス生成器が、前記第１の電極アレイに正の極性を与え、前記被加工物に負の極性を与える、請求項１記載の型彫りＥＤＭデバイス。
【請求項７】
前記間隙検知回路が複数の間隙検知回路を含み、各間隙検知回路が前記第１の電極アレイの電極に通信可能に接続されている、請求項１記載の型彫りＥＤＭデバイス。
【請求項８】
前記間隙検知回路がタイミングデバイスを含み、前記タイミングデバイスが、前記第１の電極アレイと前記被加工物との間に放電がいつ発生しているかを判定するように構成される、請求項１記載の型彫りＥＤＭデバイス。
【請求項９】
前記間隙検知回路が、前記第１の電極アレイと前記被加工物との間の放電中のみ前記電極間間隙を監視するように構成される、請求項８記載の型彫りＥＤＭデバイス。
【請求項１０】
複数の電極セグメントを含む第１の電極アレイであって、被加工物に与えられる第１の形状を含む第１の電極アレイと、
前記第１の電極アレイの各電極セグメントに結合された別個の電気パルス生成器と、
他の電極セグメントとは独立して各電極セグメント上に電気放電を生成して前記被加工物から材料を除去するように、それぞれの別個の電気パルス生成器に結合されたパルス制御器と、
前記第１の電極アレイに通信可能に接続され、前記第１の電極アレイと前記被加工物との間の電極間間隙を監視するように構成された間隙検知回路と
を備える型彫り放電加工（ＥＤＭ）デバイス。
【請求項１１】
前記間隙検知回路に通信可能に接続された演算デバイスであって、前記間隙検知回路から取得したデータに基づいて、前記第１の電極アレイに対する前記被加工物の位置を操作するように構成された演算デバイスをさらに備える、請求項１０記載の型彫りＥＤＭデバイス。
【請求項１２】
設計された形状を前記被加工物に与えるように前記第１の電極アレイの第１の形状に対して相補型の第２の形状を有する第２の電極アレイをさらに備え、
前記演算デバイスが、被加工物取付具を介して前記第１の電極アレイと前記第２の電極アレイとの間で前記被加工物を交互に移動させるように構成される、
請求項１１記載の型彫りＥＤＭデバイス。
【請求項１３】
前記演算デバイスが、第１のスパーク、放電又は短絡電流により前記大部分のパルスを生成する電極、電極と前記被加工物との間の最短の距離及びパルスオフ時間を除外した平均電圧計算の少なくとも１つに基づいて、前記被加工物と前記第１の電極アレイとの間の電極間間隙を制御する、請求項１１記載の型彫りＥＤＭデバイス。
【請求項１４】
前記第１の電極アレイ内の各電極が実質上線形の表面を有し、前記表面が前記被加工物に露出される、請求項１０記載の型彫りＥＤＭデバイス。
【請求項１５】
前記間隙検知回路が複数の間隙検知回路を含み、各間隙検知回路が前記第１の電極アレイ内の別個の電極セグメントに通信可能に接続されている、請求項１０記載の型彫りＥＤＭデバイス。
【請求項１６】
前記間隙検知回路がタイミングデバイスを含み、前記タイミングデバイスが、前記第１の電極アレイと前記被加工物との間に放電がいつ発生しているかを判定するように構成される、請求項１０記載の型彫りＥＤＭデバイス。
【請求項１７】
前記間隙検知回路が、前記第１の電極アレイと前記被加工物との間の放電中のみ前記電極間間隙を監視するように構成される、請求項１６記載の型彫りＥＤＭデバイス。
【請求項１８】
第１の電極アレイに通信可能に接続され、前記第１の電極アレイと被加工物との間の電極間間隙を監視するように構成された分圧器と、
前記分圧器及び基準電圧に通信可能に接続された電圧積分器であって、前記第１の電極アレイから取得したデータと前記基準電圧を比較して、前記被加工物の送り速度を判定するように構成された電圧積分器とを備え、前記送り速度が、放電又は短絡電流により最大数のパルスを生成する放電チャネルに基づく、
間隙検知回路。
【請求項１９】
前記間隙検知回路が複数の間隙検知回路を含み、各間隙検知回路が、前記第１の電極アレイ内の別個の電極セグメントに通信可能に接続されている、請求項１８記載の型彫りＥＤＭデバイス。
【請求項２０】
前記間隙検知回路がタイミングデバイスを含み、前記タイミングデバイスが、前記第１の電極アレイと前記被加工物との間に放電がいつ発生しているかを判定するように構成され、前記間隙検知回路が、前記第１の電極アレイと前記被加工物との間の放電中のみ前記電極間間隙を監視するように構成される、請求項１８記載の型彫りＥＤＭデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、放電加工（ＥＤＭ）に関し、より詳細には、従来のＥＤＭデバイスより高い金属除去率及び低い表面粗さを呈するシステムを有する型彫りＥＤＭデバイス、並びに関連する動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複雑及び／又は大型の３次元構成要素の従来の加工（例えば、５軸加工、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）加工など）は、高価で時間がかかり、ストレスを与え、不正確なことがある。これらの方法では、加工済みの構成要素にさらなる仕上げ処理（例えば、硬化、曲げ、被覆など）を施すこと及び公差を設計上の考慮に含むことを必要とすることがあり、それによって構成要素の効率が制限され、製造及び設計処理が複雑になることがある。
【０００３】
型彫りＥＤＭは、小さい体積の様々な金属構造を作るために使用されてきた。通常、型彫りＥＤＭでは、炭化水素系油などの流体のタンクに被加工物を入れる必要がある。被加工物に対する所望の形状の鏡像を有するダイ電極をラムによって被加工物の近傍へ移動させ、次いでダイ電極と被加工物との間の間隙に電気パルスを繰り返し印加して、電気放電を引き起こし、それによって被加工物から材料を除去する。型彫りＥＤＭは、高い切断力及び超硬質工具を用いることなく困難な金属又は合金を加工する能力を有し、それによってこの処理は、従来の加工技法より費用効果が高く簡単なものである。型彫りＥＤＭに対する１つの可能な適用分野は、蒸気タービンの増大し続ける温度に耐える耐熱性のニッケル基合金製タービン翼での翼形の製造である。これらの丈夫な合金は、必要とされる込み入った形状を加工するのが困難であり、上記で論じたように機器及び動作のコストがより高くなるため、部品の生産で相当な難題がある。しかし、型彫りＥＤＭ中には、材料除去率が低くなることがあり、電極が摩耗し、その結果、線形に成形できなくなることがあり、この型彫りＥＤＭ処理では、処理中に構成要素の回転及び／又は方向転換が必要になることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０３０１０１７号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
構成要素の制御された高精度のＥＤＭ製造システム及び方法が開示される。一実施形態では、システムは、流体を保持するタンクと、タンク内の第１の電極アレイであって、被加工物（ワーク）を成形するように構成された複数の電極を含む第１の電極アレイと、少なくとも部分的に流体内に浸漬されるように被加工物を第１の電極アレイの近傍に位置決めする被加工物取付具と、被加工物と第１の電極アレイとの間に電気放電を生じさせて被加工物から材料を除去するパルス生成器と、被加工物及び第１の電極アレイに通信可能に接続された間隙検知回路であって、被加工物と第１の電極アレイとの間の電気放電を監視するように構成された間隙検知回路と、間隙検知回路及び被加工物取付具に通信可能に接続された演算デバイスであって、間隙検知回路から取得したデータに基づいて、第１の電極アレイに対するタンク内の被加工物の位置を操作する演算デバイスとを含む。
【０００６】
本発明の第１の態様は、流体を保持するタンクと、タンク内の第１の電極アレイであって、被加工物を成形するように構成された複数の電極を含む第１の電極アレイと、少なくとも部分的に流体内に浸漬されるように被加工物を第１の電極アレイの近傍に位置決めする被加工物取付具と、被加工物と第１の電極アレイとの間に電気放電を生じさせて被加工物から材料を除去するパルス生成器と、被加工物及び第１の電極アレイに通信可能に接続された間隙検知回路であって、被加工物と第１の電極アレイとの間の電気放電を監視するように構成された間隙検知回路と、間隙検知回路及び被加工物取付具に通信可能に接続された演算デバイスであって、間隙検知回路から取得したデータに基づいて、第１の電極アレイに対するタンク内の被加工物の位置を操作する演算デバイスとを含む型彫り放電加工（ＥＤＭ）デバイスを提供する。
【０００７】
本発明の第２の態様は、複数の電極セグメントを含む第１の電極アレイであって、被加工物に与えられる第１の形状を含む第１の電極アレイと、第１の電極アレイの各電極セグメントに結合された別個の電気パルス生成器と、他の電極セグメントとは独立して各電極セグメント上に電気放電を生成して被加工物から材料を除去するように、それぞれの別個の電気パルス生成器に結合されたパルス制御器と、第１の電極アレイに通信可能に接続され、第１の電極アレイと被加工物との間の電極間間隙を監視するように構成された間隙検知回路とを含む型彫り放電加工（ＥＤＭ）デバイスを提供する。
【０００８】
本発明の第３の態様は、第１の電極アレイに通信可能に接続され、第１の電極アレイと被加工物との間の電極間間隙を監視するように構成された分圧器と、分圧器及び基準電圧に通信可能に接続された電圧積分器であって、第１の電極アレイから取得したデータと基準電圧を比較して被加工物の送り速度を判定するように構成された電圧積分器とを含む間隙検知回路を提供する。
【０００９】
本発明の上記その他の特徴は、本発明の様々な実施形態を示す添付の図面と併せて、本発明の様々な態様の以下の詳細な説明からより容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による型彫り放電加工（ＥＤＭ）デバイスの一部分の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による型彫りＥＤＭデバイスの一部分の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態による型彫りＥＤＭデバイスの一部分の概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による型彫りＥＤＭデバイスの一部分の概略図である。
【図５】本発明の一実施形態による型彫りＥＤＭデバイスの一部分の概略図である。
【図６】本発明の一実施形態による型彫りＥＤＭデバイスの一部分の概略図である。
【図７】本発明の一実施形態による型彫りＥＤＭデバイスの一部分の概略図である。
【図８】本発明の一実施形態による型彫りＥＤＭデバイスの一部分の概略図である。
【図９】本発明の実施形態による処理を示す方法の流れ図である。
【図１０】本発明の一実施形態による型彫りＥＤＭデバイスの一部分の概略図である。
【図１１】本発明の一実施形態による型彫りＥＤＭデバイスの一部分の概略図である。
【図１２】本発明の一実施形態による型彫りＥＤＭデバイスの一部分の概略図である。
【図１３】本発明の一実施形態による型彫りＥＤＭデバイスの一部分の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示の図面は、必ずしも原寸に比例するわけではないことに留意されたい。これらの図面は、本開示の典型的な態様のみを示すものであり、したがって本開示の範囲を限定すると見なされるべきではない。図面間で同様の番号を有する要素は、互いを参照する説明と実質上類似しているであろうことが理解される。さらに、図１〜１３を参照して図示及び記載する実施形態では、同じ番号は同じ要素を表すことができる。話をわかりやすくするために、これらの要素についての冗長な説明は省略した。最後に、図１〜１３の構成要素及びそれらの添付の説明は、本明細書に記載するあらゆる実施形態に適用できることが理解される。
【００１２】
上記のように、本発明の態様は、ＥＤＭ処理の精度、効率及び制御を改善するシステム及び方法を実現する。動作／処理中、流体を収容しているシステムのタンクに被加工物を入れることができる。被加工物ホルダを用いて被加工物を流体中へ下ろし、少なくとも部分的に流体内で１組の電極の近傍に被加工物を位置決めすることができる。１組の電極は、特有の形状を形成するように構成することができ、１組のパルス生成器に接続することができる。被加工物が処理されると、１組のパルス生成器は、被加工物と１組の電極との間に一連の電気放電を生じさせ、それによって制御された形で被加工物から材料を除去し、被加工物から所望の構成要素を形成することができる。１組の電極は、１組の電極内の各電極に対する放電の位置、周波数及び／又は持続時間を調整する演算デバイスによって制御することができる。一実施形態では、演算デバイスは、被加工物と１組の電極との間の放電を監視し、それに応じて動作を調整することができる。
【００１３】
図面に移ると、構成要素の処理及び品質を改善するように構成されたシステム、デバイス及び方法の実施形態が示されている。図面の構成要素はそれぞれ、図１〜１３に示すように、従来の手段を介して、例えば共通の導管、端子、又は他の知られている手段を介して、接続することができる。具体的には、図１を参照すると、実施形態による型彫り放電加工（ＥＤＭ）デバイス１００の一部分が示されている。型彫りＥＤＭデバイス１００は、背面リブ８８によって強化された電極セット８６（破線で示す）内の１つ又は複数の電極によって、被加工物１０２に電気放電を印加して、被加工物から材料を除去する。被加工物１０２は、電極セット８６の近傍に位置決めされ、被加工物取付具９０によって定位置で保持される。電極セット８６及び被加工物１０２は、導電性材料から作られる。被加工物１０２は、任意の導電性材料から作ることができるが、型彫りＥＤＭデバイス１００は特に、従来の加工を使用して加工するのが困難なＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）などの耐熱性のニッケル基合金などのより硬質の材料に適用することができる。図１に示すように、一実施形態では、型彫りＥＤＭデバイス１００は、流体１１２を保持するタンク１１０を含む。流体１１２は、炭化水素系油又は他の誘電性液体を含むことができ、とりわけ、各電気放電前の媒体の絶縁を維持し、被加工物１０２から除去された粒子を捕獲し、また熱を分散させるために使用される。
【００１４】
図２に移ると、実施形態による被加工物取付具９０の一部分が示されている。被加工物取付具９０は、１組のフランジ９２及び９４を介して被加工物１０２に接続することができる。一実施形態では、１組のフランジ９２及び９４は、遠位端部で被加工物１０２に接触することができ、それによって被加工物１０２の表面領域の露出及び成形を増大させることができる。フランジ９２及び９４は、制御ロッド９６に接続するように構成された支持バー９８に接続することができる。制御ロッド９６は、被加工物取付具９０及び／又は被加工物１０２を操作することができ、それによって型彫りＥＤＭデバイス１００の中で被加工物１０２を調整、配置、移動及び位置決めすることができる。
【００１５】
一実施形態では、被加工物取付具９０は、少なくとも部分的に流体１１２内に浸漬されるように被加工物１０２を位置決めする（図１に示す）。被加工物取付具９０は、型彫りＥＤＭデバイス１００内での使用に適した向きで被加工物１０２を保持することが可能な任意の構造（例えば、油圧又は電気駆動のラム）を含むことができる。タンク１１０内で可動式の被加工物取付具９０及び電極上に被加工物１０２が位置するこの構成は、従来の型彫りＥＤＭ技法からの脱却であり、タンク内で被加工物を動かないように配置しながら、単一の電極を被加工物の近傍へ移動させる。この構成により、２つ以上の電極を使用することが可能になり、その結果、被加工物の複数の側面からの加工がより速くなる。図示の例では、被加工物１０２は、タービン動翼又はノズルに成形されるものであり、したがって、被加工物取付具９０は、被加工物１０２を電極に適用できるようにカンチレバー式に支持することができなければならない。
【００１６】
図３に示すように、被加工物１０２は、第１の電極アレイ１０４内で第１の組の電極２２２、２２４、２２６、２２８及び２２９と第２の組の電極２４２、２４４、２４６、２４８及び２４９との間に位置決めすることができる。第１の組の電極２２２、２２４、２２６、２２８及び２２９は、第１のパルス生成器２３０に接続することができ、第２の組の電極２４２、２４４、２４６、２４８及び２４９は、第２のパルス生成器２３１に接続することができる。動作中、第１のパルス生成器２３０は、被加工物１０２と第１の組の電極２２２、２２４、２２６、２２８及び２２９との間に１組の電気放電１４２を生じさせることができ、第２のパルス生成器２３１は、被加工物１０２と第２の組の電極２４２、２４４、２４６、２４８及び２４９との間に１組の電気放電１４２を生じさせて、被加工物１０２から材料を除去することができる。パルス生成器２３０及び２３１は、被加工物１０２から材料を除去するのに十分な電気放電１４２を第１の電極アレイ１０４と被加工物１０２との間に引き起こすために、現在知られている又は後に開発される任意の機構を含むことができる。当技術分野では知られているように、第１の組の電極２２２、２２４、２２６、２２８及び２２９と第２の組の電極２４２、２４４、２４６、２４８及び２４９との間の空間が電気放電１４２を持続させるのに十分に小さい場合、電気放電１４２は、第１の組の電極２２２、２２４、２２６、２２８及び２２９と第２の組の電極２４２、２４４、２４６、２４８及び２４９との間の空間に沿って移動して、被加工物１０２の表面から材料を除去することができる。従来のＥＤＭとは対照的に、パルス生成器２３０及び２３１は、第１の組の電極２２２、２２４、２２６、２２８及び２２９、並びに第２の組の電極２４２、２４４、２４６、２４８及び２４９に正の極性を与えることができ、被加工物取付具９０に負の極性を与えることができる。本明細書に記載する目的で、パルス生成器２３０及び２３１は、被加工物取付具制御器１３２に接続することができ、それによって電圧フィードバックを放電信号として被加工物ホルダ制御器１３２に提供することができる。
【００１７】
一実施形態では、ＥＤＭデバイス１００は、第２の電極アレイ１０６を含むことができる（図４に示す）。図４に見られるように、被加工物１０２は、第２の電極アレイ１０６内で第３の組の電極２５２、２５４、２５６、２５８及び２５９と第４の組の電極２８２、２８４、２８６、２８８及び２８９との間に位置決めすることができる。第３の組の電極２５２、２５４、２５６、２５８及び２５９は、第３のパルス生成器２３４に接続することができ、第４の組の電極２８２、２８４、２８６、２８８及び２８９は、第４のパルス生成器２３３に接続することができる。動作中、第３のパルス生成器２３４は、被加工物１０２と第３の組の電極２５２、２５４、２５６、２５８及び２５９との間に１組の電気放電１４２を生じさせることができ、第４のパルス生成器２３３は、被加工物１０２と第４の組の電極２８２、２８４、２８６、２８８及び２８９との間に１組の電気放電１４２を生じさせて、被加工物１０２から材料を除去することができる。パルス生成器２３３及び２３４は、被加工物１０２から材料を除去するのに十分な電気放電１４２を第２の電極アレイ１０６と被加工物１０２との間に引き起こすために、現在知られている又は後に開発される任意の機構を含むことができる。当技術分野では知られているように、第３の組の電極２５２、２５４、２５６、２５８及び２５９と第４の組の電極２８２、２８４、２８６、２８８及び２８９との間の空間が電気放電１４２を持続させるのに十分に小さい場合、電気放電１４２は、第３の組の電極２５２、２５４、２５６、２５８及び２５９と第４の組の電極２８２、２８４、２８６、２８８及び２８９との間の空間に沿って移動して、被加工物１０２の表面から材料を除去することができる。従来のＥＤＭとは対照的に、パルス生成器２３３及び２３４は、第３の組の電極２５２、２５４、２５６、２５８及び２５９、並びに第４の組の電極２８２、２８４、２８６、２８８及び２８９に正の極性を与えることができ、被加工物取付具９０に負の極性を与えることができる。本明細書に記載する目的で、パルス生成器２３３及び２３４は、被加工物取付具制御器１３２に接続することができ、電圧フィードバックを放電信号として被加工物ホルダ制御器１３２に提供することができる。本発明の実施形態によれば、任意の数、向き及び／又は組合せの電極及び電極アレイを使用でき、本明細書に記載する実施形態は単なる例示であることが理解される。
【００１８】
一実施形態では、２つの電極アレイ１０４及び１０６が設けられる場合、被加工物取付具９０（図２に示す）は、放電加工が第１のパターン（第１の組の電極２２２、２２４、２２６、２２８及び２２９並びに第２の組の電極２４２、２４４、２４６、２４８及び２４９によって画定される）で被加工物１０２上で行われる第１の電極アレイ１０４（図３に示す）と、放電加工が第１の電極アレイ１０４の処理に対して相補型のパターン（例えば、第３の組の電極２５２、２５４、２５６、２５８及び２５９、並びに第４の組の電極２８２、２８４、２８６、２８８及び２８９によって画定される）で被加工物１０２上で行われる第２の電極アレイ１０６との間で、被加工物ホルダ制御器１３２を介して被加工物１０２を交互に移動させることができる。交互の移動は、被加工物１０２が構成要素設計によって規定される目的寸法／形状に到達するまで継続される。したがって、被加工物１０２は、２つの相補型の電極アレイ１０４、１０６間で被加工物を交互に移動させてパルス生成器２３０、２３１、２３３及び２３４によって生じる電気放電を調整することによって、翼形に成形することができる。一実施形態では、被加工物１０２をタンク１１０内で静止したまま保持しながら、第１の電極アレイ１０４及び第２の電極アレイ１０６を処理できるように被加工物１０２の周りで操作／交互移動することができる。一実施形態では、従来のＥＤＭとは対照的に、パルス生成器２３０及び／又は２３１は、タンク１１０に正の極性を与え、被加工物取付具９０に負の極性を与える。
【００１９】
必須ではないが、図示のように、第１の電極アレイ１０４と第２の電極アレイ１０６は、被加工物１０２上で補完する（例えば、連続した表面を形成する）ように構成することができる。図示の例では、第１の電極アレイ１０４及び第２の電極アレイ１０６は、タービンの動翼又はノズルに翼形を賦形するように構成される。このようにして、型彫りＥＤＭデバイス１００を使用することで、被加工物１０２を簡単か複雑かにかかわらず事実上あらゆる形状に成形することができる。しかし、製造すべき構造に応じて、１つ、２つ、又は３つ以上の電極アレイ１０４、１０６をすべて使用できることが理解される。例えば、場合によっては、製造された構成要素が一領域の加工のみを必要とする場合、１つの電極のみを使用することができる。同様に、製造された部品が同一の特徴を有する（例えば、対称の）表面を含む場合、１つの電極を用いて各表面を加工することができ、被加工物取付具９０は必要な領域の加工に対応するのに十分な被加工物１０２の操作を提供することができる。同様に、より複雑に製造された構成要素が必要とされる場合、異なる形状を有する任意の数の電極を用いることができ、被加工物取付具９０は１つ又は複数のタンク１１０内でそれらの電極間を移動するように構成することができる。
【００２０】
図１、図３及び図４に示すように、ＥＤＭは、被加工物１０２の粒子が懸濁した粒子含有流体１１２（例えば、誘電性の油）（矢印内に示す）を生じさせる。従来の型彫りＥＤＭを使用して加工の速度を増大させることに関係する１つの難題は、これらの粒子を被加工物１０２付近から除去することである。図示の実施形態では、被加工物１０２と電極アレイ１０４又は１０６との間の空間１０８は、高い温度を有する粒子含有流体１１２を含んでいる。被加工物１０２と電極アレイ１０４又は１０６との間の境界面が垂直に位置するため、高温の流体１１２は自然に上方へ流れ、一部の粒子を空間から運び出す（例えば、対流による）。電極アレイ１０４及び１０６は、第１の組の電極２２２、２２４、２２６、２２８及び２２９と第２の組の電極２４２、２４４、２４６、２４８及び２４９との間に１組のチャネル２０３をさらに画定し、それによって被加工物１０２から粒子及び流体１１２をさらに抜き取ることができる。さらに、型彫りＥＤＭデバイス１００は、図３及び図４に示すように、被加工物１０２並びに／又は電極アレイ１０４及び１０６を移動させることによって、粒子含有流体１１２を少なくとも部分的にチャネル２０３及び空間１０８から抜き出す。すなわち、被加工物取付具９０並びに／又は電極アレイ１０４及び１０６を介して被加工物１０２を移動させることで、空間１０８及び／又はチャネル２０３から粒子含有流体１１２を洗い流してよりきれいな流体１１２に置き換えるのに十分な流体の排気（例えば、流体の圧力勾配、低圧領域、ポンプ効果など）を、空間１０８及び／又はチャネル２０３内に引き起こす。したがって、被加工物１０２並びに／又は電極アレイ１０４及び１０６が交互に移動するたびに、電極アレイ１０４、１０６と被加工物１０２との間の空間１０８及びチャネル２０３内によりきれいな流体１１２が導入され、それによってより高速で良好な加工が可能になる。
【００２１】
一実施形態では、流体１１２は、第１の組の電極２２２、２２４、２２６、２２８及び２２９のいずれかと第２の組の電極２４２、２４４、２４６、２４８及び２４９のいずれかとの間で絶縁体として作用することができる。この場合、図３及び図４に示すように、第１の組の電極２２２、２２４、２２６、２２８及び２２９、並びに第２の組の電極２４２、２４４、２４６、２４８及び２４９を用いて、表面の完全な加工を確実にすることができる。すなわち、図３の第１の組の電極２２２、２２４、２２６、２２８及び２２９は、所与の１組の位置を加工し、図４の第３の組の電極２５２、２５４、２５６、２５８及び２５９は、図３の第１の組の電極２２２、２２４、２２６、２２８及び２２９との間の空間によって生じる別の所与の１組の位置を加工し、その結果、表面全体が加工される。その他の点では、型彫りＥＤＭデバイス１００は実質上上記のように動作する。
【００２２】
図５に移ると、高精度に製造された部品及び大量生産での使用に対する従来の型彫りＥＤＭ加工の他の難題は、金属除去率（ＭＲＲ）が遅すぎること、又は放電クレータが大きくなり、もしくは表面が粗くなるために、加工の均一性が不十分になることである。図５は、従来の複数セグメントの電極５９０に関する難題を示す。当技術分野では知られているように、複数にセグメント化された電極５９０は複数の電極セグメント５９２を含み、各電極セグメント５９２は、絶縁層５９４によって互いに分離されている（見やすいように１つのみに標識を付ける）。図示のように、複数の電極セグメント５９２のすべてに、単一の電圧パルスを送達するように単一パルス生成器５９６が結合されており、それによって、着火の遅れ又は間隙の応力付与後、通常は電気放電５９９Ｌを生じさせて、大きくすることができる。この単一の放電パルス中は、放電５９９Ｌによって電極５９２と被加工物５０２との間の電圧が下がるため、他のセグメント上の他のより小さい電気放電５９９Ｓを発生させることはできない。非常に低い確率の他の電気放電５９９Ｓは、最初の放電５９９Ｌより後の時点で、実質上より低い電流によって着火することがあり、その結果、放電持続時間が短くなり、除去量がより小さくなる。特定のパルス持続時間後、パルスをオフに切り換えて放電エネルギーを制御し、次回の放電のために電極と被加工物との間の間隙を脱イオンする。電気放電５９９Ｌ、５９９Ｓは、強度（電流）及び放電持続時間がいつも等しいというわけではない。より具体的には、電気放電の強度及び持続時間は、被加工物及び電極の表面に沿って変動しうる電極セグメント５９２と被加工物１０２との間の間隔及び局所的な粒子密度／温度に依存している。電気放電５９９Ｌは比較的強く、持続時間が長く（グラフでは放電の右側に「Ｊ」と示す）、その結果、金属除去率がより大きくなり、表面品質が乏しくなってより大きなクレータを伴う。対照的に、別の電気放電５９９Ｓは比較的弱く、持続時間が短いことがあり（グラフでは放電の右側に「Ｋ」と示す）、その結果、金属除去率が低レベルから無視できるほどの（例えば、存在しない）レベルになることがある。さらに、より短い電気放電５９９Ｓは、電極を摩耗する傾向がある。したがって、加工は非常に不均一になる可能性があり、その結果、ある位置では点腐食が生じ、別の位置では加工不足が生じる可能性がある。この状況は、精度が必要な部品にとっては機能できないものであり、湾曲した表面を生じさせる場合に特に重大になることがある。異なる位置及び油の状況では単一パルス源による放電の均一性が妨げられるため、複数の電気放電が均一になる確率は非常に低い。その結果、高い材料除去率を実現するため、複数の小さい放電ではなく単一の大きな放電を印加しなければならない。この場合、放電が大きいために表面粗さが生じることがある。したがって、複数の電極セグメントを用いた場合でも、複数のパルス電極の本来の目的は実現されない。
【００２３】
図６及び図７を参照すると、型彫りＥＤＭデバイス１００の電極アレイ１０４及び／又は１０６は、複数の電極セグメント６０２を含むことができる。電極アレイ１０４及び１０６の場合と同様に、電極セグメント６０２は、被加工物１０２に与えるための形状（ここでは平面）を含むことができる。しかし、従来の型彫りＥＤＭデバイスとは対照的に、パルス生成器６０４は、電極アレイの各電極セグメント６０２に結合された別個の電気パルス生成器６０６を含む。各電極セグメント６０２は、絶縁体６１２（例えば、ポリマー層、流体空間など）によって、隣接するセグメントから電気的に絶縁することができる。さらに、それぞれの別個の電気パルス生成器６０６には、同じ放電持続時間及び電流を命令するパルス制御器６０８が結合される。各パルス生成器６０６は、被加工物１０２から材料を除去するために、他の電極セグメント６０２とは独立して各電極セグメント６０２上に同じ放電エネルギーを有する電気放電６１０を生成する独立した発振器を含むことができる。一実施形態では、パルス制御器６０８は、指定の金属除去率及び表面粗さに応じて、すべてのパルス生成器６０６に対して同じ放電持続時間、放電電流及びパルス間隔を命令する。各パルス生成器６０６は、同じ電圧振幅で電圧パルスを発生させ、異なる時点で生じる局所的な流体（油）の分解を待つ。局所的な分解が生じると、各パルス生成器６０６は、パルス制御器６０８によって指示される放電持続時間のカウントダウンを、すなわちカウンタ（図示せず）を介して開始する。パルス制御器６０８によって指示される同じ放電電流は、電子的に維持される。指定の放電が終了するとすぐ、各パルス生成器６０６は電圧パルスを停止し、その結果、パルス制御器６０８によって指示されるように、すべての電極セグメントに対する同一のパルス持続時間が得られる。各パルス生成器６０６内のカウンタはまた、指示されたパルス間隔を維持することができる。局所的な分解は異なる局所的な間隙状態（例えば、異なる粒子密度、間隙寸法及び温度）に依存し、異なる時点でランダムに着火するため、それぞれの独立したパルス生成器６０６は、対応する電極セグメント６０２に特定の局所的な状況に専用であり、均一の電気放電を実現する。これらの独立したパルス生成器６０６は、互いに通信することはできないが、特定の電極セグメント６０２に別個に対応して独自の局所的な間隙状況に適応する。図７では、電気放電２１０は、独立して（例えば、異なる時点、異なる電力などで）放電する。同じパルス間隔は、異なるセグメント６０２に対して異なる瞬間に与えることができる。しかし、システムは、同じ放電エネルギー、すなわち同じ放電持続時間及び電流を維持する。すなわち、電極セグメントの場合と同じ数の電気放電が存在する一方、これらの放電は同じ持続時間にわたって継続されるが、異なる時点で開始及び停止される。独立した専用のパルス生成器６０６により、これらの均一であるが同期されていない放電が可能になる。各電気放電６１０の強度及び持続時間を他の電気放電と実質上同一にするために、セグメント６０２に同一の放電持続時間／電流を提供することができるため、加工結果をＭＲＲ方法から向上させることができ、均一のクレータを有する改善された表面品質を得ることができる。さらに、電極アレイ１０４及び１０６の寿命期間をよりよく制御することができる。本明細書の実施形態を参照して説明した構成要素の向き、配置及び／又は構成は単なる例示であり、本発明実施形態には垂直の構成を含む任意の向き、配置及び／又は構成を含むことができることが理解される。
【００２４】
電極アレイ１０４及び／又は１０６は、図７に示すように、図１〜図４の型彫りＥＤＭデバイス１００を含む任意の型彫りＥＤＭ機械で使用することができる。この場合、第１の電極アレイ１０４と第２の電極アレイ１０６はそれぞれ、図７に示すように構成された複数の電極セグメント６０２を含むことができる。
【００２５】
電極アレイ１０４及び１０６を有する型彫りＥＤＭデバイス１００の動作について、次に説明する。被加工物ホルダ制御器１３２は、被加工物取付具９０、したがって被加工物１０２の移動を制御する。機械コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）下では、被加工物ホルダ制御器１３２は、被加工物１０２をタンク１１０内で電極アレイ１０４及び１０６間の位置へ動かす。ＥＤＭ処理中、被加工物ホルダ制御器１３２は、被加工物１０２と電極アレイ１０４及び／又は１０６（及び提供される場合は各セグメント６０２）との間の（間隙）電圧を検出し、検出された電圧に基づいて、電極アレイ１０４及び／又は１０６への被加工物１０２の送り速度を制御する。間隙電圧が高いと送り速度が高くなるのに対して、間隙電圧が低いと送り速度が低くなり、又は短絡もしくはアークから逃れるために被加工物も引き出される。被加工物ホルダ制御器１３２を用いると、複数の電極セグメント６０２のうちの１つからの電気放電が閾値より低い間隙電圧を有することに応答して、被加工物１０２の供給を低減させることができ、又は電極アレイ１０４及び／もしくは１０６から被加工物１０２を離すことができる。この状況は、所与の位置で短絡又はアークが発生しうることを示す。この閾値は、例えば、点腐食又は他の形の起こりうる損傷を引き起こすような大きさの間隙状態を表す所与の間隙電圧に設定することができる。同様に、被加工物ホルダ制御器１３２を用いると、複数の電極セグメント６０２のいずれも被加工物に放電しないことに応答して、電極アレイ１０４及び／又は１０６への被加工物１０２の送り速度を増大させることができる。この状況は、電極セグメント６０２が被加工物１０２からのそれぞれの加工済みの十分な材料を有し、したがって電極アレイ１０４及び／又は１０６と被加工物１０２との間の間隔がさらなる間隙分解には離れすぎている場合に発生する。さらに、被加工物ホルダ制御器１３２は、複数の電極セグメント６０２がすべて予期の放電電圧レベルで被加工物に放電していることに応答して、電極アレイ１０４及び／又は１０６への被加工物１０２の送り速度を維持する。この状況は、電極セグメント６０２がそれぞれ等しい増分で加工し、したがって電極アレイ１０４及び１０６と被加工物１０２との間の間隔がさらなる加工に十分である場合に発生する。加工の仕上げ近くでは、被加工物１０２が実質上所望の形状を帯びていることがほとんどである。別法として、１つ又はいくつかの電極セグメント６０２が予期の放電電圧レベルで被加工物１０２に放電した場合、送り速度も維持される。これは、電極の他の電極セグメント６０２が係合する前に、湾曲した電極表面の突出部分が被加工物１０２に係合しており、これらの部分が分解及び放電には大きすぎる空間を有するときに発生することがある。
【００２６】
図８に移ると、本発明の実施形態によるＥＤＭデバイス制御システム９０７を含む例示的な環境９００が示されている。環境９００は、本明細書に記載する様々な処理を実行できるコンピュータインフラストラクチャ９０２を含む。具体的には、ＥＤＭデバイス制御システム９０７を含む演算デバイス９１０を含むコンピュータインフラストラクチャ９０２が示されており、それにより、演算デバイス９１０は、本開示の処理ステップを実行することによってＥＤＭデバイス１００の動作を分析することが可能になる。一実施形態では、演算デバイス９１０は、電極セグメント６０２、電極アレイ１０４及び１０６、並びに被加工物１０２の間の効率及び／又は１組の間隙を判定することができる。
【００２７】
一実施形態では、演算デバイス９１０及び／又はＥＤＭデバイス制御システム９０７は、ＥＤＭ処理の分析のために、電極セグメント６０２、電極アレイ１０４及び１０６、並びに／又は被加工物１０２の間の一連の電気パルスを監視することができる。これらのパルスを監視することで、ＥＤＭ処理の統計モデルを生成する。一実施形態では、各電極及び／又はチャネルから複数のパルスを監視して、どれが最も活性の電極／チャネル（例えば、スパーク又は短絡電流を誘発する相互作用パルス又は活性パルスの割合が最も高い電極及び／又はチャネル）であるかを発見／判定することができる。演算デバイス９１０及び／又はＥＤＭデバイス制御システム９０７がこの判定を行った後、間隙検知回路は、演算デバイス９１０及び／又はＥＤＭデバイス制御システム９０７によってより活性の新しいチャネル（例えば、発見された電極で最も小さい間隙寸法を有するチャネル）が発見されるまで、この電極／チャネルの間隙電圧に従うことができる。動作中、他のチャネルでは、被加工物との間隙をランダムな粒子が通過するため、最も低い電圧の読取りが散発的／周期的に与えられることがあるが、これらの別個の事例は、演算デバイス９１０及び／又はＥＤＭデバイス制御システム９０７によって、最も小さい間隙を有する電極ではないと検出及び識別することができる。一実施形態では、間隙検知回路は、最も活性の間隙を監視し、他のチャネル内で検出されるあらゆるより低い電圧は無視する。それは、より大きい間隙からのこれらの低い電圧が、寿命の短いランダムな粒子又はブリッジによって引き起こされただけである可能性があるためである。したがって、間隙検知回路及び／又はアルゴリズムは、より安定した送り速度及びより高い効率をもたらすことができる。
【００２８】
すでに言及し、また以下でさらに論じるように、ＥＤＭデバイス制御システム９０７は、演算デバイス９１０がとりわけ本明細書に記載するＥＤＭ処理の分析及び制御の特徴を実行することを可能にするという技術的な影響を有する。図８に示す様々な構成要素の一部は、演算デバイス９１０内に含まれる１つ又は複数の別個の演算デバイスに対して、独立して実施でき、組み合わせることができ及び／又はメモリ内に記憶できることが理解される。さらに、構成要素及び／もしくは機能性の一部は実施されないことがあり、又はＥＤＭデバイス制御システム９０７の一部として追加の方式及び／もしくは機能性を含みうることが理解される。
【００２９】
メモリ９１２、プロセッサユニット（ＰＵ）９１４、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース９１６及びバス９１８を含む演算デバイス９１０が示されている。さらに、演算デバイス９１０は、外部Ｉ／Ｏデバイス／リソース９２０及び記憶システム９２２と通信しているところが示されている。当技術分野では知られているように、通常、ＰＵ９１４は、メモリ９１２及び／又は記憶システム９２２内に記憶されているＥＤＭデバイス制御システム９０７などのコンピュータプログラムコードを実行する。コンピュータプログラムコードを実行しながら、ＰＵ９１４は、メモリ９１２、記憶システム９２２及び／又はＩ／Ｏインターフェース９１６との間でグラフィカルユーザインターフェース９３０などのデータ及び／又は動作データ９３４を読み取り、及び／又は書き込むことができる。バス９１８は、演算デバイス９１０内のそれぞれの構成要素間に通信リンクを提供する。Ｉ／Ｏデバイス９２０は、ユーザが演算デバイス９１０と対話することを可能にする任意のデバイス、又は演算デバイス９１０が１つもしくは複数の他の演算デバイスと通信することを可能にする任意のデバイスを構成することができる。このシステムには、直接、又は介在するＩ／Ｏコントローラを通じて、入出力デバイス（それだけに限定されるものではないが、キーボード、ディスプレイ、ポインティングデバイスなどを含む）を結合することができる。
【００３０】
いくつかの実施形態では、図８に示すように、環境９００は任意選択で、被加工物１０２及び演算デバイス９１０に（例えば、無線又は有線手段を介して）通信可能に接続された第１の電極アレイ１０４及び第２の電極アレイ１０６を含むことができる。第１の電極アレイ１０４及び第２の電極アレイ１０６は、電圧計などを含む、知られている任意の数のセンサを含むことができる。
【００３１】
いかなる場合も、演算デバイス９１０は、ユーザによってインストールされたコンピュータプログラムコードを実行することが可能な任意の汎用の演算用製造品（例えば、パーソナルコンピュータ、サーバ、手持ち式デバイスなど）を構成することができる。しかし、演算デバイス９１０は、本開示の様々な処理ステップを実行できる様々な可能な同等の演算デバイス及び／又は技術者を代表するだけであることが理解される。この点で、他の実施形態では、演算デバイス９１０は、特有の機能を実行するためのハードウェア及び／又はコンピュータプログラムコードを備える任意の特殊目的の演算用製造品、特殊目的及び汎用のハードウェア／ソフトウェアの組合せを備える任意の演算用製造品などを構成することもできる。いずれの場合も、プログラムコード及びハードウェアは、それぞれ標準的なプログラミング及びエンジニアリング技法を使用して作ることができる。一実施形態では、演算デバイス９１０は、分散型の制御システムとすることができ、／分散型の制御システムを含むことができる。
【００３２】
図９に移ると、本発明の実施形態による例示的な方法の流れ図が示されている。処理Ｐ１で、被加工物１０２がＥＤＭデバイス１００によって加工／処理のためにタンク１１０内に配置される。この処理は、被加工物取付具９０への接続及び／又は被加工物取付具９０による操作を含むことができる。処理Ｐ１に続いて、処理Ｐ２で、技術者及び／又は演算デバイス９１０は、ＥＤＭ加工に適した距離（例えば、各電極が被加工物の表面の近傍に、安全で効率的な電気放電及び材料除去できる距離）で、被加工物１０２を第１の電極アレイ１０４の近傍に配置する。処理Ｐ２に続いて、処理Ｐ３で、技術者及び／又は演算デバイス９１０は、１組のパルス生成器６０６を起動させ、それによって材料除去のために被加工物１０２と第１の電極アレイ１０４との間に電気放電を生じさせる。一実施形態では、被加工物取付具９０は、被加工物ホルダ制御器及び／又は演算デバイス９１０から受け取った命令に基づいて、加工中に被加工物１０２を移動／操作する。
【００３３】
一実施形態では、技術者、演算デバイス９１０及び／又はＰＵ２１４は、幾何テーブル、被加工物１０２及び第１の電極アレイ１０４に通信可能に接続された間隙検知回路、電圧計、放電電圧タイミング機構などのいずれかにアクセスすることができる。技術者、演算デバイス９１０及び／又はＰＵ２１４は、これらのデバイス（例えば、間隙検知回路）から取得したデータを比較して、被加工物１０２の適当な配置及び／もしくは操作、並びに／又は第１の電極アレイ１０４内の各電極に対する放電の周波数もしくは電圧を判定することができる。処理Ｐ３に続いて、処理Ｐ４で、技術者、演算デバイス９１０及び／又はＰＵ２１４は、第１の電極アレイ１０４と被加工物１０２を分離して、被加工物１０２と第２の電極アレイ１０６を互いに近傍にＥＤＭ加工に適した距離で配置することができる。
【００３４】
処理Ｐ４に続いて、処理Ｐ５で、技術者、演算デバイス９１０及び／又はＰＵ２１４は、１組のパルス生成器６０６を起動させ、それによって材料除去のために被加工物１０２と第２の電極アレイ１０６との間に電気放電を生じさせる。一実施形態では、被加工物取付具９０は、被加工物ホルダ制御器及び／又は演算デバイス９１０から受け取った命令に基づいて、加工中に被加工物１０２を移動／操作する。
【００３５】
一実施形態では、技術者、演算デバイス９１０及び／又はＰＵ２１４は、幾何テーブル、被加工物１０２及び第２の電極アレイ１０６に通信可能に接続された間隙検知回路、電圧計、放電電圧タイミング機構などのいずれかにアクセスすることができる。技術者、演算デバイス９１０及び／又はＰＵ２１４は、これらのデバイス（例えば、間隙検知回路）から取得したデータを比較して、被加工物１０２の適当な配置及び／もしくは操作、並びに／又は第２の電極アレイ１０６内の各電極に対する放電の周波数もしくは電圧を判定することができる。処理Ｐ５に続いて、処理Ｐ６で、被加工物１０２は、所望の形状及び／又は仕上げを達成するまで、第１の電極アレイ１０４内の加工と第２の電極アレイ１０６内の加工との間を交互に移動する。処理Ｐ６に続いて、処理Ｐ７で、被加工物１０２は、所望の形状を達成した／所望の構成要素になった後、タンク１１０から除去される。
【００３６】
これらの図のデータの流れ図及びブロック図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法及びコンピュータプログラム製品の可能な実装形態のアーキテクチャ、機能性及び動作を示す。この点で、流れ図又はブロック図内の各ブロックは、指定の論理機能を実施するための１つ又は複数の実行可能な命令を含むモジュール、セグメント、又はコード部分を表すことができる。いくつかの代替的実装形態では、ブロック内に示す機能は、これらの図に示す順序以外で行うこともできる。例えば、必要な機能性に応じて、連続して示す２つのブロックを実際には実質上同時に実行することができ、又はそれらのブロックをときには逆の順序で実行することもできる。これらのブロック図及び／又は流れ図の各ブロック、並びにこれらのブロック図及び／又は流れ図内のブロックの組合せは、指定の機能もしくは動作を実行する特殊目的のハードウェアベースのシステム、又は特殊目的のハードウェア及びコンピュータ命令の組合せによって実施できる。
【００３７】
図１０に移ると、実施形態による間隙検知回路８０２を含むＥＤＭデバイス１００の一部分が示されている。間隙検知回路８０２は、電圧放電ピークを感知して、単一の電極及び／又は複数の電極からどれだけの材料が除去されているかを判定することができる。一実施形態では、間隙検知回路８０２は、ＥＤＭデバイス１００が放電している時間のみを考慮することができる。一実施形態では、間隙検知回路８０２は、演算デバイス９１０の命令に基づいて動作することができる。間隙検知回路８０２は、被加工物１０２と第１の電極アレイ１０４及び／又は第２の電極アレイ１０６の各電極との間の空間を感知することができる。演算デバイス９１０は、間隙検知回路８０２に通信可能に接続することができ、間隙検知回路８０２から取得したデータを処理して、パルス生成器６０６の起動及び使用並びに／又は被加工物１０２の操作及び／もしくは供給を判定することができる。
【００３８】
図１０に示す実施形態では、間隙検知回路８０２は、分圧器８３０及び電圧積分器８４０を含むことができ、分圧器８３０と電圧積分器８４０はどちらも、互いに、接地８５０に、並びに／又は被加工物１０２及び電極２２２に接続されている。一実施形態では、接地８５０は、機械タンク及び／又は本体を含むことができる。電圧積分器８４０は、操作者によって判定できる基準電圧８７０、演算デバイス９１０などにさらに接続することができる。演算デバイス９１０及び／又は間隙検知回路８０２は、分圧器８３０及び電圧積分器８４０が取得及び比較した測定に基づいて、被加工物１０２の供給制御を判定することができる。図１１に示す実施形態では、分圧器８３０と電圧積分器８４０との間にサンプル及び保持回路８８０を配置することができる。平均間隙電圧は、間隙電圧低下の時間積分を介して判定することができる。しかし、平均間隙電圧は、パルス間の間隙電圧を連続して監視することによって偏ることがあり、このオフ時間の監視は、間隙の低減（例えば、瞬時の短絡、瞬時の接触など）としてパルス間の間隙を誤って感知することがある。サンプル及び保持回路８８０は、オフ時間中に演算デバイス９１０及び／又は間隙検知回路８０２にあらゆるゼロの間隙電圧を無視させることによって、オフ時間を間隙電圧から切り離す。一実施形態では、サンプル及び保持回路８８０は、間隙電圧レベルを、パルスがオフに切り換えられる直前と同等に維持することができる。サンプル及び保持回路８８０は、次の周期でパルスがオンに切り換えられるまで、間隙電圧をこのレベルに保持する。したがって、サンプリング及び／又は感知は、電圧パルスが再び開始され／オンに切り換えられるとただちに再開し、オフ時間中の間隙信号の歪みによる情報の歪みは排除され、制御性能が改善される。
【００３９】
保持モードでは、パルス間隔又はオフ時間のために電圧パルスがオフに切り換えられるまで、電圧信号レベルを保持することによって電圧感知が中断される。電圧がオンに切り換えられて別のパルスオン時間が開始すると、間隙検知回路８０２は、パルスオフ時間内で保持モードからサンプルモードに再び切り換えられる。パルスオフ時間では、誘電体の脱イオンのためにパルス生成器が電圧をオフに切り換えるため、放電及び間隙情報は存在しない。間隙検知回路８０２は、平均間隙電圧を検出する。高い間隙電圧は、間隙が大きいことを示しており、送り速度を速くして間隙を閉じるように指示する。そうでない場合、低い間隙電圧は間隙が小さいことを示す。しかし、長いパルスオフ時間もまた、間隙電圧又は平均電圧を低くするが、間隙寸法がより小さいことを示すものではない。パルスオフ時間が間隙電圧に与える影響は排除され、その結果、間隙電圧は、間隙寸法及び放電状態のみに依存し、パルスオフ時間には依存しなくなる。排除は、サンプル及び保持回路８８０によって行われる。これは、可変オフ時間を間隙感知電圧から個別に除外できる複数の独立したパルス生成器６６０にとって、特に有用である。
【００４０】
一実施形態では、サンプル及び保持回路８８０にタイミングデバイス８８４（例えば、オン及びオフ時間発振器、パルス生成器６０６向けのクロック）をさらに接続することができ、それによって、電圧パルスがオンに切り換えられたときのみ間隙検知回路８０２による感知及び計算を可能にする。このタイミングデバイス８８４及びその後の適時測定では、放電も間隙電圧の印加も行われていない期間中の感知を低減させることによって、測定及び計算におけるノイズ及び干渉が低減される。図１２に示すように、分圧器８３０は、サンプル及び保持回路８８０にアナログ入力を提供することができ、サンプル及び保持回路８８０はまた、タイミングデバイス８８４から論理入力を受け取ることができる。サンプル及び保持回路８８０は、これらの入力を受け取って処理した後、データを電圧積分器８４０に出力して、さらなる処理（例えば、平均間隙電圧の判定）及び被加工物１０２に対する適当な送り速度の判定を行うことができる。
【００４１】
図１３に移ると、実施形態によるＥＤＭデバイス１００のうち複数の間隙検知回路８０２を含む部分が示されている。この実施形態では、各電極（例えば、２２２、２２４、２２６など）が間隙検知回路８０２に接続される。複数の間隙検知回路８０２は、１組の並列の光アイソレータ８５０及びマルチチャネル信号プロセッサ８７０を介して、互いに通信可能に接続され、及び／又は演算デバイス９１０に通信可能に接続される。ＥＤＭデバイス１００の動作中、各間隙検知回路８０２は、特有の電極２２２、２２４及び／又は２２６を感知／監視し、監視を処理して、結果をマルチチャネル信号プロセッサ８７０へ中継することができる。マルチチャネル信号プロセッサ８７０は、そのデータを一般的な基準電圧と比較して、被加工物１０２に対する一般的な供給信号８９０を判定する。
【００４２】
本開示の型彫りＥＤＭデバイス、システム及び方法は、いずれか１つの製造システム、処理システム、又は他のシステムに限定されるものではなく、他の製造システムで使用することもできる。さらに、本発明のシステムは、本明細書に記載する制御、品質及び効率から利益を得ることができる本明細書に記載されていない他のシステムで使用することもできる。
【００４３】
当業者には理解されるように、本明細書に記載するシステムは、システム、方法、操作者ディスプレイ、又はコンピュータプログラム製品として、例えば発電所システム、電力生成システム、タービンシステムなどの一部として実施することができる。したがって、本発明の実施形態は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、又はソフトウェアの態様とハードウェアの態様を組み合わせた実施形態の形式をとることができる。本明細書では、これらをすべて全体として「回路」、「モジュール」、「ネットワーク」、又は「システム」と呼ぶことができる。さらに、本発明は、任意の有形の表現媒体内で実施されるコンピュータプログラム製品の形式をとることができ、この媒体は、媒体内で実施されるコンピュータ使用可能プログラムコードを有する。
【００４４】
１つ又は複数のコンピュータ使用可能媒体又はコンピュータ可読媒体のあらゆる組合せを利用することができる。コンピュータ使用可能媒体又はコンピュータ可読媒体は、例えば、それだけに限定されるものではないが、電子、磁気、光学、電磁、赤外、又は半導体のシステム、装置、又はデバイスとすることができる。コンピュータ可読媒体のより具体的な例（排他的でないリスト）は、１つもしくは複数のワイアを有する電気的接続、携帯型のコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラム可能読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭもしくはフラッシュメモリ）、光ファイバ、携帯型のコンパクトディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学記憶デバイス、インターネットもしくはイントラネットに対応するものなどの伝送媒体、又は磁気記憶デバイスを含む。コンピュータ使用可能媒体又はコンピュータ可読媒体は、プログラムが印刷された紙又は別の適した媒体でもよいことに留意されたい。それは、例えば紙又は他の媒体の光学走査を介してプログラムを電子的に取り込み、次いでコンパイルし、解釈し、又は必要な場合は他の方法で適切に処理し、次いでコンピュータメモリ内に記憶することができるためである。本明細書では、コンピュータ使用可能媒体又はコンピュータ可読媒体は、命令実行システム、装置、もしくはデバイスによって使用するため、又はそれらに関連して使用するための、プログラムを収容、記憶、通信、又は輸送できる、任意の媒体とすることができる。コンピュータ使用可能媒体は、伝搬データ信号を含むことができ、この伝搬データ信号を用いて、コンピュータ使用可能プログラムコードがベースバンド又は搬送波の一部で実施される。コンピュータ使用可能プログラムコードは、それだけに限定されるものではないが、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦなどを含む任意の適当な媒体を使用して伝送することができる。
【００４５】
本発明の動作を実施するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ(登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語及び「Ｃ」プログラミング言語又は類似のプログラミング言語などの従来の手続きプログラミング言語を含む１つ又は複数のプログラミング言語の任意の組合せで書くことができる。プログラムコードは、完全にユーザのコンピュータ上で、独立型のソフトウェアパッケージとして部分的にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上及び部分的に遠隔コンピュータ上で、又は完全に遠隔コンピュータもしくはサーバ上で、実行することができる。後者のシナリオでは、遠隔コンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）もしくはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを介して、ユーザのコンピュータに接続することができ、又はこの接続を外部コンピュータに対して行うことができる（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを介する）。
【００４６】
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能データプロセッサを特定の方式で機能するように誘導できるコンピュータ可読媒体内に記憶することができ、その結果、コンピュータ可読媒体内に記憶された命令により、ブロック図の１つ又は複数のブロック内に指定の機能／動作を実施する命令手段を含む製造品が得られる。
【００４７】
コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能データプロセッサに読み込み、このコンピュータ又は他のプログラム可能装置上で一連の動作ステップを実行してコンピュータ実施処理をもたらすことができ、その結果、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行される命令は、流れ図及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックに指定の機能／動作を実施する処理を提供する。
【００４８】
本明細書に論じたように、様々なシステム及び構成要素は、データ（例えば、動作データ、構成要素温度、システム仕様など）を「取得」及び／又は「伝達」すると説明されている。任意の解決策を使用して、対応するデータを取得できることが理解される。例えば、対応するシステム／構成要素は、データを生成し、及び／又は生成するために使用され、データを１つ又は複数のデータ記憶部又はセンサ（例えば、データベース）から回収し、データを別のシステム／構成要素から受け取ることなどができる。特定のシステム／構成要素によってデータが生成されないときは、図示のシステム／構成要素に加えてとは異なる、別のシステム／構成要素を実施でき、それによってデータを生成してシステム／構成要素に提供し、及び／又はそのデータをシステム／構成要素がアクセスできるように記憶することが理解される。
【００４９】
本明細書で使用する術語は、特定の実施形態について説明することのみを目的とし、本開示を限定しようとするものではない。本明細書では、単数形の「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈上別途明記しない限り、複数形も同様に含むものとする。「含む、備える、構成する（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「含む、備える、構成する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用されるとき、記載の特徴、整数、ステップ、動作、要素及び／又は構成要素の存在を指定するが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素及び／又はこれらの群の存在又は追加を排除しないことがさらに理解される。
【００５０】
ここに記載の説明では例を使用して、最良の形態を含む本発明を開示し、また任意のデバイス又はシステムを作製して使用すること及び組み込まれた任意の方法を実行することを含めて、当業者であれば本発明を実行することを可能にする。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者には想到される他の例を含むことができる。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言と変わらない構造上の要素を有する場合、又は特許請求の範囲の文言とほとんど違いのない同等の構造上の要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内に入るものとする。
【００５１】
本明細書の「第１」、「第２」などの用語は、いかなる順序、数量、又は重要度も示すのではなく、要素を区別するために使用されるものであり、本明細書の「ａ」及び「ａｎ」という用語は、数量の限定を示すのではなく、参照する項目の少なくとも１つの存在を示すものとする。数量に関連して使用される「約（ａｂｏｕｔ）」という修飾語は、記載の値を含むものであり、文脈上指定の意味を有する（例えば、特定の数量の測定に関連する程度の誤差を含む）。本明細書の「（複数可（ｓ））」という接尾辞は、修飾している用語の単数と複数の両方を含み、それによってその用語の１つ又は複数を含むものとする（例えば、金属は、１つ又は複数の金属を含む）。本明細書に開示する範囲は包括的であり、独立して組み合わせることができる（例えば、「最高約２５重量％、又はより具体的には約５重量％〜約２０重量％」という範囲は、「約５重量％〜約２５重量％」の範囲の端点及びすべての中間値を含む）。
【００５２】
様々な実施形態について本明細書に説明したが、その要素、変更、又は改善の様々な組合せを当業者であれば加えることができ、本発明の範囲内であることが、本明細書から理解されよう。さらに、特定の状況又は材料を本発明の教示に適応させるために、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、多くの修正を加えることができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために企図される最良の形態として開示する特定の実施形態に限定されるのではなく、添付の特許請求の範囲の範囲内に入るすべての実施形態を含むものとする。
【符号の説明】
【００５３】
８８  電極
９０  被加工物取付具
９２  １組のフランジ
９４  １組のフランジ
９８  支持バー
９６  制御ロッド
１００  型彫りＥＤＭデバイス
１０２  被加工物
１０４  第１の電極アレイ
１０６  第２の電極アレイ
１０８  空間
１１０  タンク
１１２  流体
１２２  第１の部分
１３２  被加工物取付具制御器
１４２  電気放電
２０３  １組のチャネル
２０６  電極セグメント
２１０  電気放電
２１４  ＰＵ
２２２  第１の組の電極
２２４  第１の組の電極
２２６  第１の組の電極
２２８  第１の組の電極
２２９  第１の組の電極
２４２  第２の組の電極
２４４  第２の組の電極
２４６  第２の組の電極
２４８  第２の組の電極
２４９  第２の組の電極
２５２  第３の組の電極
２５４  第３の組の電極
２５６  第３の組の電極
２５８  第３の組の電極
２５９  第３の組の電極
２８２  第４の組の電極
２８４  第４の組の電極
２８６  第４の組の電極
２８８  第４の組の電極
２８９  第４の組の電極
２３０  第１のパルス生成器
２３１  第２のパルス生成器
５９０  従来の複数セグメントの電極
５９２  電極セグメント
５９４  絶縁層
５９６  単一パルス生成器
５９９Ｌ  電気放電
５９９Ｓ  電気放電
６０２  電極セグメント
６０４  パルス生成器
６０６  パルス生成器
６０８  パルス制御器
６１２  絶縁体
６１０  電気放電
８０２  間隙検知回路
８３０  分圧器
８４０  電圧積分器
８５０  接地
８７０  基準電圧
８８０  サンプル
８８４  タイミングデバイス
８９０  供給信号
９００  例示的な環境
９０２  コンピュータインフラストラクチャ
９０７  ＥＤＭデバイス制御システム
９１０  演算デバイス
９１２  メモリ
９１４  プロセッサユニット（ＰＵ）
９１６  入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース
９１８  バス
９２０  外部Ｉ／Ｏデバイス／リソース
９２２  記憶システム
９３０  グラフィカルユーザインターフェース
９３４  動作データ
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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