JP2013508180A - 放電加工機のための火花ギャップ制御 - Google Patents

Abstract

ＥＤＭデバイスのための制御モジュールは、ＥＤＭデバイスに印加される電力を管理し、電圧測定を行い、応答を計算し、ＥＤＭデバイスの電極の前進を制御するための制御を備える。ＥＤＭデバイスは、電極とワークピースとの間の火花ギャップに印加される電圧と電気的に並列する圧電結晶を含み得る。本発明は、火花ギャップを制御する方法も提供し、この方法は、火花ギャップにわたって電圧サンプルを測定することと、該測定された電圧サンプルを、該火花ギャップの開路状態、プラズマ状態、および短絡状態のうちの１つと相関させることと、重み付けパラメータを該電圧サンプルに割り当てることであって、該開路状態、該プラズマ状態、および該短絡状態はそれぞれ、一意の重み付けパラメータを有する、ことと、該重み付けパラメータに基づいて、応答コマンドを決定することと、該応答コマンドに基づいて、モータに、該火花ギャップを制御させることとを含む。

Description

関連出願
本願は、２００９年１０月２１日出願の米国仮特許出願第６１／２５３，８１９号に対する完全なパリ条約の利益および優先権を主張し、上記米国仮特許出願は、本明細書において完全に説明されているように、その全体が本明細書に参考として援用される。

１．分野
本開示は、ＥＤＭデバイスおよびプロセスの制御デバイスならびに方法に関する。

２．概略的な背景
放電加工機またはＥＤＭは、金属を機械加工するために利用される、確立された方法および装置である。それは、ワークピースから金属を除去するために、放電の利用により機能する。ＥＤＭプロセスにおいて、電極がワークピースに極めて接近して提供される。高電圧が高周波数のパルスで印加される。プロセスは、誘電性流体の存在下で起こる。これは、ワークピースと電極との間の概して最近接の位置における火花を引き起こす。火花が消える時に、粒子がワークピースから除去される。火花（オン時間または活性状態）および回復時間（オフ時間または不活性状態）の持続時間は、ワークピースおよび電極温度が、大量融解の温度まで上昇しないように制御される。したがって、腐食は、蒸発プロセスに本質的に限定される。

火花ギャップの制御は、少なくとも部分的に、腐食電極と標的との間の距離および間隔によって、画定される。火花ギャップが大き過ぎる場合、プラズマ事象は、生じ得ない。火花ギャップが小さ過ぎる場合、プラズマ事象は、所望の量の材料を除去するために不十分であり得る。腐食電極が、ワークピースに接触する場合、プラズマ事象は、火花ギャップが回復されるまで、生じ得ない。

いくつかの例示的実装によると、電源をＥＤＭデバイスの腐食電極に接続するスイッチを選択的に開閉するように構成される、スイッチ制御と、火花ギャップ内の電圧を感知するように構成される、電圧センサと、火花ギャップ内で感知された電圧に基づいて、応答コマンドを計算するように構成される、ＣＰＵと、ＥＤＭデバイスのモータに、応答コマンドに従って、腐食電極の位置を選択的に制御させるように構成される、モータ制御と、を備える、制御モジュールが開示される。

応答コマンドは、火花ギャップを狭く、広く、または同じままにする。応答コマンドは、火花ギャップの複数の感知された電圧示度値に基づいて、計算されてもよい。モータは、ワークピースに対して、腐食電極を制御可能に位置付けるように構成されてもよい。制御モジュールは、供給パイプラインを介して、ＥＤＭデバイスに接続されてもよい。

いくつかの例示的実装によると、基部と、ドライバ筐体と、基部に対して、ドライバ筐体を制御可能に位置付けるように構成される、モータと、腐食電極とドライバ筐体との間に配置される、圧電結晶によって、ドライバ筐体に接続される、腐食電極と、を備え、ＥＤＭデバイスは、火花ギャップにわたって、電圧を選択的に提供するように構成される、電源に電気的に接続され、圧電結晶圧電結晶は、火花ギャップと並列に、電源に電気的に接続され、電源からの電圧に応答して、腐食電極を前進または後退させるように構成される、ＥＤＭデバイスが開示される。

圧電結晶は、電源からの電圧の上昇に応答して、ワークピースに向かって、腐食電極を前進させるように構成されてもよい。圧電結晶は、電源からの電圧の降下に応答して、ワークピースから離れるように、腐食電極を後退させるように構成されてもよい。モータは、火花ギャップ内で感知された電圧に基づく応答コマンドに従って、火花ギャップを選択的に制御するように構成されてもよい。ＥＤＭデバイスは、ハンドヘルドユニットであってもよい。ＥＤＭデバイスは、供給パイプラインを介して、制御モジュールに接続されてもよい。

制御モジュールは、電源をＥＤＭデバイスの腐食電極に接続するスイッチを選択的に開閉するように構成される、スイッチ制御と、火花ギャップ内の電圧を感知するように構成される、電圧センサと、火花ギャップ内で感知された電圧に基づいて、応答コマンドを計算するように構成される、ＣＰＵと、ＥＤＭデバイスのモータに、応答コマンドに従って、腐食電極の位置を選択的に制御させるように構成される、モータ制御と、を備えてもよい。

いくつかの例示的実装によると、火花ギャップを制御するための方法であって、火花ギャップにわたって、電圧サンプルを測定するステップと、測定された電圧サンプルを、火花ギャップの開路状態、プラズマ状態、および短絡状態のうちの１つと、相関させるステップと、重み付けパラメータを電圧サンプルに割り当てるステップであって、開路状態、プラズマ状態、および短絡状態はそれぞれ、一意の重み付けパラメータを有する、ステップと、重み付けパラメータに基づいて、応答コマンドを決定するステップと、応答コマンドに基づいて、モータに、火花ギャップを制御させるステップと、を備える、方法が開示される。

開路状態の重み付けパラメータは、広くされた火花ギャップに対する応答コマンドに対応する。プラズマ状態の重み付けパラメータは、火花ギャップを実質的に維持するための応答コマンドに対応する。短絡状態の重み付けパラメータは、火花ギャップを狭くするための応答コマンドに対応する。

プラズマ状態は、複数のプラズマ電圧範囲のうちの１つ内で生じる。複数のプラズマ電圧範囲は、連続的であってもよい。複数のプラズマ電圧範囲はそれぞれ、個別重み付けパラメータに対応する。複数のプラズマ電圧範囲は、高電圧弱プラズマ、強プラズマ、および低電圧弱プラズマを備えてもよい。電圧サンプルは、火花ギャップにわたって、複数の測定された電圧を含む。

応答コマンドを決定するステップは、デューティサイクルの不活性周期の間に行われた測定に対応する、測定された電圧を排除し、残りのパラメータを測定するステップと、残りのパラメータの平均値として、組み合わせパラメータを計算するステップであって、組み合わせパラメータは、応答コマンドに対応する、ステップと、応答コマンドに基づいて、モータに、火花ギャップを制御させるステップとを含み得る。

いくつかの例示的実装によると、火花ギャップを制御するための方法であって、火花ギャップにわたって、複数の電圧を測定するステップであって、電圧は、活性周期および不活性周期を伴うデューティサイクルを有する電源によって提供される、ステップと、複数の測定された電圧のそれぞれに、重み付けパラメータを割り当てるステップと、測定された複数の電圧に基づいて、組み合わせパラメータを計算するステップであって、組み合わせパラメータは、応答コマンドに対応する、ステップと、応答コマンドに基づいて、モータに、火花ギャップを制御させるステップと、を備える、方法が開示される。

モータに、火花ギャップを制御させるステップは、プラズマ事象の割合の増加をもたらす。重み付けパラメータは、火花ギャップの開路状態、少なくとも１つのプラズマ状態、および短絡状態のうちの１つに対応し、各状態は、対応する重み付けパラメータを有する。組み合わせパラメータは、重み付けパラメータの平均値であってもよい。複数の電圧は、デューティサイクルの活性周期の間のみ、測定されてもよい。

組み合わせパラメータを計算するステップは、デューティサイクルの不活性周期の間に測定された電圧に対応する重み付けパラメータを排除するステップであって、組み合わせパラメータは、排除ステップ後に残っているパラメータの平均値である、ステップを備えてもよい。複数の電圧を測定するステップは、デューティサイクルのパルス周期を超えない測定周期を有する間隔で行われてもよい。

本開示の上記の特徴および目的は、添付の図面と併せて以下の説明を参照してより明らかとなり、図面中の同様の参照番号は、同様の要素を示す。

図１は、ハンドヘルドＥＤＭデバイスをワークピースに適用する作業員の図を示す。 図２は、例示的実装による、ＥＤＭデバイスおよび制御構成要素のブロック図を示す。 図３Ａは、電圧示度値に対する範囲および対応する重み付けパラメータのグラフの例示的実装を示す。 図３Ｂは、電圧示度値に対する範囲および対応する重み付けパラメータのグラフの例示的実装を示す。 図４Ａは、火花ギャップ制御方法の作業流れ図を示す。 図４Ｂは、火花ギャップ制御方法の作業流れ図を示す。 図４Ｃは、火花ギャップ制御方法の作業流れ図を示す。 図５Ａは、ハンドヘルドＥＤＭデバイスおよび電源の概略図を示す。 図５Ｂは、圧電結晶および電源を伴う、ＥＤＭデバイスの概略図を示す。 図６は、圧電結晶を伴う、ＥＤＭデバイスの概略図を示す。 図７は、従来のコントローラによって行われるプロセスの間に収集されるデータのグラフ表示を示す。 図８は、直結ピエゾ作動構成によって行われるプロセスの間に収集されるデータのグラフ表示を示す。 図９は、新規測定および応答システムによって行われるプロセスの間に収集されるデータのグラフ表示を示す。

本明細書で使用される場合、「火花ギャップ」とは、腐食電極６６とワークピースとの間の最短距離を画定する間隔を意味する。

いくつかの例示的実装によると、ＥＤＭデバイス５０は、放電加工機（「ＥＤＭ」）によって、ワークピースの少なくとも一部を腐食するように構成されてもよい。ＥＤＭデバイス５０は、支持および制御構成要素を含む、ＥＤＭシステム１の一部であってもよい。ＥＤＭデバイス５０は、支持ユニット１４を含む、一体型ワークステーションの一部であってもよい。図１に示されるように、ＥＤＭデバイス５０は、いくつかの例示的実装によると、ユーザによって、手で保持されてもよい。例えば、ＥＤＭデバイス５０は、支持ユニット１４を介して、電力、制御、および誘電流体（また、冷却剤であってもよい）を供給する、ＥＤＭシステム１の一部であってもよい。可撓性供給パイプライン１６は、ハンドヘルドデバイスが、所望に応じて、位置付けられることができるように、ＥＤＭデバイス５０および支持ユニット１４を相互接続する。

いくつかの例示的実装によると、ＥＤＭデバイス５０は、１つ以上のフレームを通して延在する、ファスナを除去するように位置付けられてもよい。ＥＤＭデバイスの構成および使用のさらなる開示は、２０１０年４月２２日公開の米国特許出願公開第２０１０／００９６３６５号、２０１０年４月２９日公開のＷＩＰＯ公報第ＷＯ２０１０／０４８３３９号、および２００１年５月１日発行の米国特許第６，２２５，５８９号に提供されており、その全体は、参照することによって、本明細書に完全に記載される場合同様に援用される。ＥＤＭデバイス５０の腐食電極６６は、ワークピースの近傍に提供され、電荷が、そこに印加されてもよい。腐食電極６６とワークピースとの間の間隔として画定される、火花ギャップは、維持されてもよい。接地電極６２は、ワークピースと接触および導電状態に定置されてもよい。代替として、接地電極６２は、ワークピースが静置する、または添着される、表面の一部であってもよい。誘電流体は、火花ギャップ内に提供されてもよい。電荷が印加されるのに伴って、誘電流体内の絶縁破壊が生じ、プラズマ事象が続き、電荷が、蒸発した誘電流体を通して、火花ギャップにわたって、通過され、それによって、ワークピースの少なくとも一部が、腐食され、除去され得る。誘電流体の流動は、火花ギャップから腐食された部分を除去し、近傍構成要素を所与の温度またはその近傍に維持し得る。

いくつかの例示的実装によると、図２に示されるように、制御モジュール２０は、ＣＰＵ２２、スイッチ制御２４、モータ制御３０、および電圧センサ９０を含む。制御モジュール２０は、搭載デバイス５０または支持ユニット１４であってもよい。

いくつかの例示的実装によると、ＣＰＵ２２は、制御モジュール２０および他のシステムの構成要素を管理ならびに制御し、制御モジュール２０内のデータを収集、コンパイル、分析、または計算するように構成される。ＣＰＵ２２は、ユーザによって提供されたプログラミングまたは演算に従って、動作してもよい。

いくつかの例示的実装によると、スイッチ制御２４は、電源４０を少なくとも１つのＥＤＭデバイスの電極と接続する、スイッチ２６を選択的に動作するように構成される。スイッチ２６の動作は、プログラムされたデューティサイクルに従ってもよい。例えば、スイッチ制御２４の動作は、ＥＤＭデバイスの電極ヘのＤＣ電流のデューティサイクルを決定してもよい。さらなる実施例として、デューティサイクルは、他の機構によって提供されてもよく、スイッチ２６は、動作の間、ＥＤＭデバイスの他の側面を管理するように動作してもよい。

いくつかの例示的実装によると、電圧センサ９０は、ＥＤＭデバイスの２つの電極（すなわち、腐食電極６６および接地電極６２）にわたって、電圧差を感知、測定、または記録するように構成される。本電圧差は、火花ギャップに印加される電圧を表す。したがって、プラズマ事象、短絡、または開路の発生は、電圧センサ９０の動作から推測されてもよい。電圧センサ９０はさらに、それぞれ、火花ギャップの２つの側面のうちの一方と導電状態にある、任意の２点からの電圧差を決定してもよい。当業者によって理解されるように、直接または間接的に、電圧を決定するための他の構成および機構が採用さてもよい。

いくつかの例示的実装によると、モータ制御３０は、ＥＤＭデバイスのモータ６０を制御するように構成される。例えば、火花ギャップのサイズは、さらに本明細書に開示されるように、制御モジュールの動作に基づいて、モータ６０によって維持または修正されてもよい。

いくつかの例示的実装によると、モータ制御３０は、ＥＤＭデバイス５０の基部５２に対して、腐食電極６６の前進および後退をもたらす。提示される基部５２は、好ましくは、少なくとも腐食電極６６、接地電極６２、および誘電流体（冷却剤として作用してもよい）を制御可能に提供するための構成要素を支持する、ハンドヘルドＥＤＭデバイスの一部、またはハンドヘルドＥＤＭシステムの少なくともハンドヘルド部分である。

いくつかの例示的実装によると、モータ６０は、基部５２および標的／ワークピースのうちの少なくとも１つに対して、腐食電極６６および電極ドライバ筐体５８のうちの少なくとも１つの位置を管理する。例えば、モータ６０は、リニアモータ、または直線運動をもたらすように適合される、任意のモータであってもよい。例えば、ステッパモータは、モータ６０のために使用されてもよい。他のモータおよびモータの組み合わせは、側方運動を達成するために、または腐食電極６６に他の作用を提供するために、提供されてもよい。ＥＤＭデバイス５０が、ワークピースに提供されると、基部５２に対する、腐食電極６６の位置は、ワークピースへの腐食電極６６の位置に対応してもよい。

腐食電極６６に提供される電気パルスは、火花ギャップにわたって、電圧をもたらし得る。火花ギャップ内の条件に応じて、パルスは、少なくとも３つの結果のうちの１つを有し得る。

第１に、誘電流体の絶縁特性を克服するための電圧が不十分であるため、誘電流体の絶縁破壊が存在し得ない。これは、プラズマ事象が生じないために、電子が流動しない、「開路」と見なされる。本明細書で使用されるように、火花ギャップの「開路状態」とは、火花ギャップ内の条件が、（１）誘電絶縁破壊、および（２）火花ギャップにわたる電流による電圧解除の両方を生じさせるためには、不十分である状態を意味する。開路状態では、プラズマ事象は、生じない。

第２に、腐食電極６６とワークピースとの間の直接接触によって生じる「短絡」のため、腐食電極６６からワークピースに直接、電子の流動が存在し得る。本流動は、誘電流体を迂回し得る。したがって、誘電絶縁破壊またはプラズマ事象が生じない。本明細書で使用されるように、火花ギャップの「短絡状態」とは、火花ギャップ内の条件が、誘電絶縁破壊を生じさせるために不十分である状態を意味し、さらに、電圧は、腐食電極６６からワークピースへの電流によって解除される。短絡状態では、プラズマ事象は生じない。

第３に、電圧は、誘電流体の絶縁特性を克服するために十分に高く、火花ギャップ内のプラズマ事象の間、その絶縁破壊をもたらし得る。腐食は、プラズマ事象の間に生じるため、ＥＤＭデバイスは、プラズマ事象がより頻繁に生じる時、効率的に動作する。本明細書で使用されるように、火花ギャップの「プラズマ状態」とは、火花ギャップ内の条件が、（１）誘電絶縁破壊、および（２）火花ギャップにわたる電流による、電圧解除の両方を生じさせるために十分である状態を意味する。プラズマ状態では、プラズマ事象は生じる。

いくつかの例示的実装によると、モータ６０は、少なくとも部分的に、腐食プロセスの間に行われる測定に基づいて、腐食プロセス間の火花ギャップのサイズを調節するために使用されてもよい。例えば、プラズマ事象が生じ得る（その間、誘電流体が「絶縁破壊」する）、電圧は、式１によって表されてもよい。
Ｖ_Ｇ＝Ｅ_ＤＳ＊Ｄ （式１）
「Ｖ_Ｇ」は、火花ギャップ内の電圧であって、「Ｅ_ＤＳ」は、誘電流体の誘電強度（すなわち、絶縁破壊を伴わずに耐え得る、最大電場強度）であって、「Ｄ」は、腐食電極６６とワークピースとの間の距離（すなわち、火花ギャップのサイズ）である。

誘電流体の誘電強度は、選択された誘電流体の既知の特色に基づいて、既知であり得る。さらに、プラズマ事象をもたらし、かつその間の電圧も、プロセスの間に測定されてもよい。したがって、火花ギャップの距離は、式２によって表されてもよい。
Ｄ＝Ｖ_Ｇ／Ｅ_ＤＳ （式２）
Ｖ_Ｇは、火花ギャップ内の条件によって、直接、測定され得ない（例えば、小サイズの火花ギャップ）。むしろ、火花ギャップ内の電圧は、図２に示されるように、火花ギャップから離れたアノードおよびカソード電極（すなわち、腐食電極６６および接地電極６２）側で行われる測定から推測されてもよい。電圧は、アノードおよびカソードにおいて降下し、式３として表され得る、Ｖ_Ｇの正確な計算を提供すると考えられ得る。
Ｖ_Ｇ＝Ｖ_Ｍ−Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｃ （式３）
「Ｖ_Ｍ」は、電圧センサによって測定された電圧であって、「Ｖ_Ａ」は、アノード近傍のギャップ内の電圧降下であって（概して、一定であって、電極材料および誘電特色に基づいて決定可能である）、「Ｖ_Ｃ」は、カソード近傍のギャップ内の電圧降下である（概して、一定であって、電極材料および誘電特色に基づいて決定可能である）。

したがって、式２は、式４として表されてもよい。
Ｖ_Ｇ＝（Ｖ_Ｍ−Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｃ）／Ｅ_ＤＳ （式４）
本計算に基づいて、火花ギャップの距離が、決定されてもよく、適切な補正が、プロセスの間に行われ、好ましい範囲内の距離に維持してもよい。距離が、好ましい範囲内に維持される場合、プラズマ事象をもたらすパルスの数は、増加し得る。

従来のデバイスによる火花ギャップ制御
いくつかの負のフィードバック制御システムが、現在、一般的用途のために提供されている。例えば、Ｇａｌｉｌ Ｍｏｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｉｎｃ．（登録商標）（Ｒｏｃｋｌｉｎ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）によって提供されるもの等のサーボ制御機構は、プロセスの際に捕捉された示度値に基づいて、運動制御を提供する。しかしながら、一般的用途のためのそのようなシステムは、本開示のいくつかの例示的実施形態による、ＥＤＭデバイスに適切に対処しない。

例えば、試験されたあるサーボ機構は、反復周期において、電源４０によって腐食電極６６に提供されるパルス波の周期を上回る、電圧示度値を捕捉した。例えば、示度値は、８００マイクロ秒毎に提供されるパルスに対して、約１．２ミリ秒から１０ミリ秒の範囲の間隔で捕捉された。示度値間隔は、パルスに対する周期を上回るため、サーボ機構は、各パルスに対して、示度値を捕捉することが不可能であった。

さらに、あるサーボ機構は、パルスが提供されない場合を考慮しなかった。例えば、９０％デューティサイクル（すなわち、９０％活性状態）の場合、電圧示度値は、パルスが提供されない時の持続時間（すなわち、１０％不活性状態）において捕捉された。したがって、いくつかの電圧示度値は、プラズマ事象が、デューティサイクルの不活性状態のため、達成不可能であった間に捕捉された。そのような示度値に関して講じられるいずれの措置も、示度値が、デューティサイクルの活性状態の間の条件を真に表しているという、不適切な前提に基づいていた。

さらに、あるサーボ機構は、単一閾値に基づく、示度値の分析に限定された。例えば、電圧示度値は、標的電圧と比較された。示度値が、標的より高い場合、一方向における前進がもたらされた。示度値が、標的より低い場合、反対方向における前進がもたらされた。サーボ機構の示度値および応答は、電極位置の維持をもたらさないであろう。これは、少なくとも実質的に、電極を維持することが、その前進または後退より効果的である場合は常時、問題であった。さらに、行われる測定の規模に基づく、より広範囲に及ぶ多様性ではなく、２つの前進選択肢のうちの１つのみ提示された。したがって、標的閾値からの逸脱の規模は、考慮されなかった。

新規測定および応答システムによる火花ギャップ制御
いくつかの例示的実装によると、新規測定および応答システムならびに方法が本明細書に開示される。新規測定および応答システムならびに方法は、本開示によるＥＤＭデバイスに対して、より効率的性能を提供する。いくつかの例示的実装によると、火花ギャップ内の条件を測定し、それに応答する方法が、開示される。

いくつかの例示的実装によると、制御モジュール２０の電圧センサ９０は、パルス周期未満または実質的にそれ未満の測定周期内で電圧測定を行ってもよい。例えば、測定は、４０マイクロ秒毎に行われてもよい。約８００マイクロ秒の周囲を有するパルス波の場合、これは、単一パルス周期内に約２０回の測定を提供する。これは、システムに、各パルスに応答して所望される任意の調節を行わせる。

いくつかの例示的実装によると、火花ギャップ電圧の範囲は、画定されてもよく、各測定は、範囲のうちの１つ内にあるように決定される。例えば、図３Ａおよび３Ｂに示されるように、火花ギャップ電圧は、複数の範囲のうちの１つに分類されてもよい。任意の数の範囲が提供されてもよく、各範囲を画定する上限および下限が、プログラム可能であってもよい。中央範囲は、プラズマ事象の発生のために好ましい範囲として、画定されてもよい。

いくつかの例示的実装によると、図３Ａに示されるように、低電圧の範囲は、火花ギャップが狭過ぎて、プラズマ事象を促進できない、短絡状態に対応し得る。中央電圧の範囲は、火花ギャップが、プラズマ事象を促進するために適切に定寸される、火花ギャップのプラズマ状態に対応し得る。高電圧の範囲は、火花ギャップが広過ぎて、プラズマ事象を促進できない、火花ギャップの開路状態に対応し得る。

いくつかの例示的実装によると、図３Ｂに示されるように、中央範囲を上回るおよび下回る１つ以上の範囲は、プラズマ事象が生じ得るが、より弱い強度および有効性である、電圧を表し得る。中央範囲は、強プラズマ事象のための理想的条件が存在する、電圧または複数の電圧を表す。少なくとも１つの範囲は、弱プラズマ事象が、最適未満電圧で生じる、火花ギャップ内の低電圧弱プラズマ状態に対応し得る。少なくとも１つの範囲は、弱プラズマ事象が、最適超電圧で生じる、火花ギャップ内の高電圧弱プラズマ状態に対応し得る。

いくつかの例示的実装によると、図３Ａおよび３Ｂに示されるように、火花ギャップ電圧の測定は、行われる測定に対応する範囲に従って、「重み付けパラメータ」が割り当てられてもよい。重み付けパラメータは、標的電圧からの測定された電圧の逸脱に略比例する、または別様に、それを表してもよい。例えば、中央範囲内で測定された火花ギャップ電圧は、調節が必要ではないことを意味する、０の重み付けパラメータが割り当てられてもよい。中央範囲を上回る範囲内で測定された火花ギャップ電圧は、正の値が割り当てられてもよく、中央範囲範囲内で測定された火花ギャップ電圧は、負の値が割り当てられてもよい。いくつかの例示的実装によると、行われる測定は、図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃに示されるように、パラメータを計算するために使用されてもよい。各重み付けパラメータは、その対応する範囲に対して一意であってもよい。

いくつかの例示的実装によると、火花ギャップ内の条件を測定し、処理し、それに応答する方法が、開示される。図４Ａに示されるように、プロセスは、動作１０２から開始してもよい。動作１０４では、ＥＤＭデバイスは、ユーザまたはオペレータによって提供されるように、「オン」または「オフ」状態にあることが決定されてもよい。動作１０６では、プロセスは、デバイスがオフである場合、終了してもよい。動作１０８では、火花ギャップの電圧が測定される。動作１１０では、測定された電圧は、プログラムされた基準に従って、重み付けパラメータが割り当てられる。重み付けパラメータの割当は、電圧示度値を処理するステップ、または応答コマンドを決定するために、アルゴリズムを電圧示度値に適用するステップである、あるいはそれを含んでもよい。例えば、重み付けパラメータの割当は、測定された電圧と標的電圧との間の際を決定するステップである、あるいはそれを含んでもよい。動作１１２では、調節は、該当する場合、重み付けパラメータおよび測定された電圧のうちの少なくとも１つに基づいて生成された応答コマンドに従って、決定されてもよい。応答コマンドの割当は、重み付けパラメータに基づいて、火花ギャップを調節する、または調節しないためのプロトコルを生成するステップである、あるいはそれを含んでもよい。調節が必要ない場合、プロセスは、動作１０４に戻ってもよい。調節が必要である場合、火花ギャップは、動作１１４において、応答コマンドに従って、制御および調節されてもよい。プロセスは、１つ以上の反復を通して循環してもよい。

いくつかの例示的実装によると、行われる複数の測定は、図４Ｂおよび４Ｃに示されるように、組み合わせパラメータを計算するために、組み合わせられてもよい。制御モジュール２０が、パルス周期未満または実質的にそれ未満の周期内で電圧測定を行い得る場合、複数のそのような測定は、単一パルス周期内または複数のパルス周期にわたる条件を表し得る。

図４Ｂに示されるように、プロセスは、動作２０２から開始される、動作２０４から継続され、またはオプションで、動作２０６で終了してもよい。動作２０８では、火花ギャップの電圧が測定され、動作２１０において、重み付けが割り当てられる。動作２１２では、十分な測定が行われたかどうか、決定されてもよい。十分ではない場合、動作２０８において、さらに行われてもよい。十分である場合、測定または重み付けパラメータが、動作２１４において、フィルタリングされてもよく、それによって、オフサイクルまたは不活性状態の間に行われた測定またはパラメータが、排除される。故に、残りのパラメータは、動作２１４において、排除されたものとして提供される。動作２１６では、残りのパラメータは、組み合わせパラメータを提供するために組み合わせられる。組み合わせパラメータは、複数の電圧測定、それぞれ、複数の電圧測定に割り当てられる複数の重み付けパラメータ、または火花ギャップ内の条件を表す任意の他の値であってもよい。組み合わせパラメータは、複数のデータ点を組み合わせるための平均、重み付けされた平均、または任意の他の数学的および統計的計算であってもよい。応答コマンドは、組み合わせパラメータに基づいて決定されてもよく、火花ギャップは、動作２２０において、適宜管理されてもよい。

当業者は、範囲、計算、および割り当てられた値は、単に、本開示のシステムの例示的実装によって使用するための記号表現であることを認識するであろう。本明細書に明示的に実証される例示的実装に関する種々の変形例は、そのような変形例に対応するように設計され得ることから、本開示の範囲内であり得る。

図４Ｃに示されるように、プロセスは、動作３０２から開始される、動作３０４から継続される、またはオプションで、動作３０６において終了してもよい。動作３０８では、パルスが提供されている（例えば、デューティサイクルの不活性状態ではなく、活性状態にある）かどうか、決定される。パルスがオンの場合、プロセスは、動作３１０に進み、火花ギャップの電圧が測定され、動作３１２において、重み付けが割り当てられる。パルスがオンではない場合、プロセスは、パルスが回復するまで待機する。動作３１４では、十分な測定が行われたか、決定されてもよい。十分ではない場合、プロセスは、動作３０８に戻ってもよい。十分である場合、動作３１６では、重み付けパラメータまたは測定された電圧は、組み合わせパラメータを提供するために組み合わせられる。応答コマンドは、組み合わせパラメータに基づいて、決定されてもよく、火花ギャップは、動作３２０において、適宜管理されてもよい。

いくつかの例示的実装によると、図４Ｂおよび４Ｃに示されるように、組み合わせパラメータは、不活性周期（すなわち、デューティサイクルが存在しない周期）に対応すると、制御モジュール２０によって決定される値を除外してもよい。スイッチ制御２４および電圧センサ９０は両方とも、制御モジュール２０によって中央で操作されるため、それぞれの動作データは、同時に使用されてもよい。例えば、測定は、電圧センサ９０によって行われ、スイッチ制御２４がスイッチ２６を開放させた間、測定が行われたかどうかに従って、注釈が付けられてもよい。故に、組み合わせパラメータの計算は、残りの電圧測定または重み付けパラメータに基づくであろう。そのような決定および除外はまた、電圧センサ９０が測定を行う時に行われてもよい。制御モジュール２０は、スイッチ２６が開放している間に行われる測定を選択的に無視してもよい。さらに、電圧センサ９０は、図４Ｃに示されるように、スイッチ制御が、スイッチ２６を閉鎖させていたことを把握している時のみ、動作するように構成されてもよい。

いくつかの例示的実装によると、モータ制御３０の動作は、制御モジュール２０の測定および計算に基づいてもよい。例えば、腐食電極６６の前進または後退は、測定される電圧、重み付けパラメータ、または組み合わせパラメータのうちの少なくとも１つに基づいてもたらされてもよい。腐食電極６６の前進または後退は、制御モジュール２０によって計算されるように、最適サイズの火花ギャップを達成するために必要とされる、運動の量に比例してもよい。

前述のプロセスは、実行される一式の命令として、コンピュータシステムのメモリ内に格納することができる。加えて、前述のプロセスを行うための命令は、代替として、磁気および光学ディスクならびに関連媒体を含む、他の形態の機械可読媒体上に格納され得る。例えば、説明されるプロセスは、ディスクドライブ（または、コンピュータ可読媒体ドライブ）を介してアクセス可能である、磁気ディスクまたは光学ディスク等の機械可読媒体上に格納され得る。さらに、命令は、コンパイルまたはリンクされｔバージョンの形態において、データネットワークを介して、コンピューティングデバイス内にダウンロードすることができる。

代替として、前述のようなプロセスを行うための論理は、大型集積回路（ＬＳＩ）等の離散ハードウェア構成要素、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電気的に消去可能なプログラム可能読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）等のファームウェア等の付加的コンピュータまたは機械可読媒体、ならびに電気、工学、アコースティック、および他の形態の伝搬信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号等）内に実装され得る。

直結ピエゾ作動構成による火花ギャップ制御
いくつかの例示的実装によると、火花ギャップのサイズの制御は、図５Ｂおよび６に示されるように、そこに印加される電圧に応答して、圧電結晶６４または他の構造によって、高速かつ自動的に管理されてもよい。いくつかの例示的実装によると、腐食電極６６は、例えば、好適なレール上の基部５２に摺動可能に取り付けられ得る、ドライバ筐体５８に接続されてもよい。モータ６０は、ワークピースに対して、ドライバ筐体５８を、それによって、腐食電極６６を前進または後退させてもよい。圧電結晶６４は、ドライバ筐体５８と腐食電極６６との間に取り付けられてもよい。

いくつかの例示的実装によると、圧電結晶６４は、ＥＤＭ腐食プロセスを生じさせる同一ＤＣパルスがまた、圧電結晶６４を励起するように、腐食電極６６および接地電極６２に直接連結されてもよい。電気的圧電結晶６４は、図５Ｂおよび６に示されるように、火花ギャップと並列に接続される。最初に、開路条件を前提として、電圧パルスの開始は、圧電結晶６４を、基部５２および電極ドライバ筐体５８のうちの少なくとも１つに対して、腐食電極６６まで延在させる。

図５Ｂは、図５Ａに示される、例証的従来のＥＤＭデバイスと比較して、ＥＤＭデバイスの例証的直結ピエゾ作動（「ＤＣＰＡ」）構成の略図を示す。システムは両方とも、ワークピース９６、腐食電極６６、および電極ドライバ筐体５８を例証する。両方とも、ワークピース９６と腐食電極６６との間にＤＣパルスを送達する、電源４０に接続される。両方の場合において、電極ドライバ筐体５８は、本明細書に開示されるものを含め、種々の方法に基づいて、ワークピース９６と腐食電極６６との間のギャップを調節してもよい。いくつかの例示的実装によると、ＤＣＰＡデバイスは、腐食電極６６と電極ドライバ筐体５８との間に位置する、圧電結晶６４を有する。

ＤＣＰＡデバイスおよび従来のデバイスの両方において、ＤＣパルスオン時間およびオフ時間は、例えば、５０〜１０００マイクロ秒の範囲内であってもよい。しかしながら、多くの活性閉ループ制御デバイスの応答時間（測定および応答において講じられる措置を含む）は、約３ミリ秒以下であり得、本明細書に開示されるように、各ＤＣパルスの時間周期内で所望の応答を提供するためには不十分である。故に、従来のシステムでは、いくつかのパルスが、最適未満火花ギャップサイズにわたって、腐食電極６６とワークピース９６との間に供給され、プラズマは、生じない、または材料除去において不十分である。

そのような場合、圧電結晶６４は、より高速な応答調節を提供し、火花ギャップのサイズを管理し、プラズマ事象の頻繁な発生のためのより最適な条件を生成してもよい。いくつかの例示的実装によると、各ＤＣパルスに応じて、圧電結晶６４は、充電および拡張し、したがって、ＤＣパルスが終了し、圧電結晶６４が後退するまで、電極を前方に駆動させる。圧電結晶６４の応答時間は、典型的には、ＤＣパルスオンおよびオフ時間に相当する、またはそれより速い。典型的には、ピエゾ前進反応時間は、約３００マイクロ秒であって、後退反応時間は、３０マイクロ秒の範囲内であって、両方とも、典型的ＥＤＭ電源オン時間およびオフ時間に匹敵する。したがって、圧電結晶６４は、火花ギャップに適応し、パルスの間、リアルタイムでギャップの微調節を行い、ワークピースからの材料の除去の効率を大幅に改善することが可能である。

いくつかの例示的実装によると、モータ６０は、とりわけ、トリガ９２または近接スイッチ９４によって作動される。腐食電極６６が、ワークピース９６に向かって前進されるのに伴って、電荷が、腐食電極６６に印加される。十分に高電圧および十分に低火花ギャップサイズでは、プラズマ事象が生じ、電流を火花ギャップに通過させる。その後の電圧降下は、圧電結晶６４を無励磁にし、ワークピース９６から腐食電極６６の面を引き離す。電源４０が停止されているため、アークが消弧される。アークがプラズマ体積を生じさせ、アークが消弧されると、本プラズマは、崩壊する。本プラズマ崩壊は、局所衝撃を生じさせ、ワークピースから材料の緩嵌片を衝打する。緩嵌材料は、誘電流体によって迅速に洗浄される。アークが消弧されるため、電圧は、電源４０によって上昇し、腐食電極６６が前進し、新しいアークが開始される。

いくつかの例示的実装によると、新規測定および応答システムは、圧電結晶構成と組み合わせられてもよい。例えば、新規測定および応答システムは、本明細書に開示されるように、提供および動作されてもよく、システムによる作動は、ドライバ筐体５８に印加される。圧電結晶６４は、本明細書に開示されるように、提供され、新規測定および応答システムと連動してもよい。

実験的使用からの比較結果
記録された実験データによると、ＥＤＭ プロセスを、（Ａ）Ｇａｌｉｌ Ｍｏｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｉｎｃ．（登録商標）（Ｒｏｃｋｌｉｎ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）製の従来のコントローラ、（Ｂ）圧電結晶構成、（Ｃ）新規測定および応答システム、ならびに（Ｄ）圧電結晶と新規測定および応答システムの組み合わせを使用して行った。図７、８、および９は、収集されたデータのグラフ表示を示す。比較は、匹敵する腐食を生成するために必要とされる時間によって表されるように、プラズマ事象を介した腐食の効率に基づいて、行った。図７、８、および９は、材料除去率を最適化する際の電気機械的制御の進歩を示す。各グラフは、時間（ｘ−軸）の関数として、火花ギャップ（ｙ−軸）にわたって、平均電圧を実証する。グラフは、閉ループ火花ギャップ制御の結果として変動する。

いくつかの例示的実装によると、高周波数５０〜７０ボルトＤＣ方形波が、電極およびファスナに印加された（ファスナは、陽極である）。プラズマは、火花ギャップが正確である場合、かつ約１４〜１８ボルトの電圧時に生じた。高周波数パルスと同時に、より低い周波数変動が、制御システムが、測定された平均電圧に基づいて、火花ギャップを継続的に調節するの伴って、生じる。電圧フィードバックシステムが、粗過ぎる場合、最適電極ギャップは、一貫して、オーバーシュートし、短絡が生じるであろう。典型的ＥＤＭ機械ツールは、一部には、機械ツール内の位置決め要素の質量によって、高速応答が不可能であって、したがって、プラズマは、火花ギャップが、大き過ぎと、小さ過ぎるとの間で変動するのに伴って、短く生じ、プラズマ効率は、低い。したがって、典型的ＥＤＭ材料除去率は、低い。

図７は、従来の機構の動作からのデータを実証し、火花ギャップ制御の性能を例証する。約１４〜１８ボルトの領域内の活性として画定される、プラズマ（破線矩形によって強調される）は、開路と短絡条件との間で突発的にのみ生じ、合計時間の約１０〜１５％となる。

図８は、直結ピエゾ作動（ＤＣＰＡ）構成によって向上された、同一制御システムの動作からのデータを例証する。正確に調整されたＤＣＰＡは、プラズマ活性を合計時間の約２０〜３０％まで増加させた。ＤＣＰＡ向上システムは、ＤＣＰＡを伴わない場合より、約３０％の高速サイクル時間を呈した。

図９は、新規測定および応答システムの動作からのデータを例証する。ＤＣＰＡを伴わない、本システムは、各パルスの電圧の短絡を回避し、時間のうち６０〜７０％のプラズマをもたらす。図９に描写されるシステムは、図７に描写される従来の機構より約５０％の高速サイクル時間を呈した。

ＤＣＰＡ構成と新規測定および応答システムの組み合わせは、ＤＣＰＡを伴わない新規測定および応答システム（図示せず）よりさらに１０〜１５％の改良を提供した。

方法および手段が、最も実用的かつ好ましい例示的な実施であると現在見なされているものの観点から説明されてきたが、本開示は、開示された例示的実装に制限される必要はないことを理解されたい。特許請求の範囲の精神および範囲内に含まれる、種々の修正および同様の配列を含むことが意図され、その範囲は、全てのそのような修正および同様の構造を包含するように、最も広範な解釈を受けるべきである。本開示は、以下の特許請求の範囲のあらゆる実施形態を含む。

また、本発明の本質から逸脱することなく、種々の変更が行われてもよいことも理解されたい。そのような変更もまた、非明示的に本明細書に含まれる。それらはさらに、本発明の範囲内に入る。本開示は、独立して、およびシステム全体としての両方で、かつ方法および装置モードの両方において、本発明の多数の側面を含む特許をもたらすことを目的とすると理解されたい。

さらに、本発明および特許請求の範囲の種々の要素のそれぞれはまた、種々の方法で達成されてもよい。本開示は、任意の装置の実施形態の実施形態の変形例であろうと、方法もしくはプロセス実施形態であろうと、またはこれらの任意の要素の単なる変形例であっても、そのような各変形例を包含すると理解されたい。

特に、本開示は、本発明の要素に関するため、各要素に対する用語は、たとえ機能または結果のみが同一であっても、同等の装置の用語または方法の用語により表現され得ると理解されたい。

そのような同等の、広範囲な、またはより包括的でさえある用語は、各要素または動作の説明に包含されると見なされるべきである。そのような用語は、本発明が得る権利がある非明示的に広範な範囲を明確化することが望ましい場合、置き換えられ得る。

全ての動作は、該動作を取るための手段として、または該動作をもたらす要素として表現されてもよいと理解されたい。

同様に、開示される各物理的要素は、物理的要素が促進する動作の開示を包含すると理解されたい。

本特許出願に言及される任意の特許、刊行物、および他の参考文献は、参照することにより本明細書に組み込まれる。さらに、使用される各用語に関して、本願におけるその利用がそのような解釈と矛盾しない限り、一般的な辞書的定義は、当業者により認識されている標準的な専門用語辞典およびＲａｎｄｏｍ Ｈｏｕｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ’ｓ Ｕｎａｂｒｉｄｇｅｄ Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙのうちの少なくとも１つに含有されるような、各用語および全ての定義、代替的用語、ならびに同義語に関して組み込まれるものとして理解されるべきであり、Ｒａｎｄｏｍ Ｈｏｕｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ’ｓ Ｕｎａｂｒｉｄｇｅｄ Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙの最新版は、参考として本明細書に援用される。

最後に、情報開示陳述書または本願とともに出願された他の情報開示陳述書に列挙されたあらゆる参照は、本明細書に添付され、参照することによって、本明細書に組み込まれる。しかしながら、前述のそれぞれに関して、参照することにより組み込まれるそのような情報または陳述書が、本発明の特許取得と矛盾していると見なされ得る限りにおいて、そのような陳述書は、明示的に、本出願者により作製されたと見なされるべきではない。

この点で、実用的な理由から、かつ潜在的に何百もの請求項を追加することを回避するために、本出願者は、最初の複数の従属項のみを伴う請求項を示したことを理解されたい。

１つの独立請求項または概念の下で提示される種々の従属項または他の要素のうちのいずれかの追加を、任意の他の独立請求項または概念の下での従属項または要素として可能にするために、米国特許法３５ＵＳＣ１３２または他のそのような法律が挙げられるがこれに限定されない、新規事項に関する法律の下で必要とされる程度まで、サポートが存在すると理解されたい。

非実質的な置換が行われる限りにおいて、本出願者が任意の特定の例示的実施形態を文字通りに含むように、実際にはいかなる請求項も起草しなかった限りにおいて、およびそうでなければ適用可能である限りにおいて、本出願者が単に全ての偶発性を予測できなかった可能性があるため、本出願者は、何らかの方法で、そのような範囲を放棄することを意図したか、または実際に放棄したと理解されるべきではない。当業者は、そのような代替実施形態を文字通りに含んでいたであろう請求項を起草したと、合理的に予想されてはならない。

さらに、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という移行句の使用は、伝統的な請求項解釈に従い、本明細書で「オープンエンドの」請求項を維持するために使用される。したがって、内容が別段の要求をしない限り、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という用語、または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」等の変形例は、規定の要素もしくはステップ、または要素もしくはステップのグループの包含を暗示することを意図するが、任意の他の要素もしくはステップ、または要素もしくはステップのグループの排除を暗示することを意図しないことを理解されたい。

そのような用語は、法的に認められる最も広範な範囲を本出願者に提供するために、それらの最も包括的な形態で解釈されるべきである。

Claims (27)

1. 火花ギャップを制御する方法であって、
   火花ギャップにわたって電圧サンプルを測定することと、
   該測定された電圧サンプルを、該火花ギャップの開路状態、プラズマ状態、および短絡状態のうちの１つと相関させることと、
   重み付けパラメータを該電圧サンプルに割り当てることであって、該開路状態、該プラズマ状態、および該短絡状態はそれぞれ、一意の重み付けパラメータを有する、ことと、
   該重み付けパラメータに基づいて、応答コマンドを決定することと、
   該応答コマンドに基づいて、モータに、該火花ギャップを制御させることと
   を含む、方法。
2. 前記開路状態の重み付けパラメータは、広くされた前記火花ギャップに対する応答コマンドに対応し、
   前記プラズマ状態の重み付けパラメータは、該火花ギャップを実質的に維持するための応答コマンドに対応し、
   前記短絡状態の重み付けパラメータは、該火花ギャップを狭くするための応答コマンドに対応する、請求項１に記載の方法。
3. 前記プラズマ状態は、複数のプラズマ電圧範囲のうちの１つ内で生じる、請求項１に記載の方法。
4. 前記複数のプラズマ電圧範囲は、連続的である、請求項３に記載の方法。
5. 前記複数のプラズマ電圧範囲はそれぞれ、個別の重み付けパラメータに対応する、請求項３に記載の方法。
6. 前記複数のプラズマ電圧範囲は、高電圧弱プラズマ、強プラズマ、および低電圧弱プラズマを備える、請求項３に記載の方法。
7. 前記電圧サンプルは、前記火花ギャップにわたって、複数の測定された電圧を含む、請求項１に記載の方法。
8. 応答コマンドを決定することは、
   デューティサイクルの不活性周期中に行われた測定に対応する測定された電圧を排除し、残りのパラメータを決定することと、
   該残りのパラメータの平均値として、組み合わせパラメータを計算することであって、該組み合わせパラメータは、応答コマンドに対応する、ことと、
   該応答コマンドに基づいて、モータに前記火花ギャップを制御させることと
   を含む、請求項７に記載の方法。
9. 火花ギャップを制御する方法であって、
   火花ギャップにわたって複数の電圧を測定することであって、該電圧は、活性周期および不活性周期を伴うデューティサイクルを有する電源によって提供される、ことと、
   該複数の測定された電圧のそれぞれに、重み付けパラメータを割り当てることと、
   該測定された複数の電圧に基づいて、組み合わせパラメータを計算することであって、該組み合わせパラメータは応答コマンドに対応する、ことと、
   該応答コマンドに基づいて、モータに該火花ギャップを制御させることと
   を含む、方法。
10. 前記モータに前記火花ギャップを制御させることは、プラズマ事象の割合の増加をもたらす、請求項９に記載の方法。
11. 前記重み付けパラメータは、前記火花ギャップの開路状態、少なくとも１つのプラズマ状態、および短絡状態のうちの１つに対応し、各状態は、対応する重み付けパラメータを有する、請求項９に記載の方法。
12. 前記組み合わせパラメータは、前記重み付けパラメータの平均値である、請求項９に記載の方法。
13. 前記複数の電圧は、前記デューティサイクルの前記活性周期中にのみ測定される、請求項９に記載の方法。
14. 組み合わせパラメータを計算することは、前記デューティサイクルの前記不活性周期の間に測定された電圧に対応する重み付けパラメータを排除することをさらに含み、該組み合わせパラメータは、排除するステップの後に残っているパラメータの平均値である、請求項９に記載の方法。
15. 複数の電圧を測定することは、前記デューティサイクルのパルス周期を超えない測定周期を有する間隔で行われる、請求項９に記載の方法。
16. 電源をＥＤＭデバイスの腐食電極に接続するスイッチを選択的に開閉するように構成されるスイッチ制御と、
    火花ギャップ内の電圧を感知するように構成される電圧センサと、
    該火花ギャップ内で感知された該電圧に基づいて、応答コマンドを計算するように構成されるＣＰＵと、
    該ＥＤＭデバイスのモータに、該応答コマンドに従って、該腐食電極の位置を選択的に制御させるように構成されるモータ制御と
    を備える、制御モジュール。
17. 前記応答コマンドは、前記火花ギャップを狭く、広く、または同じままにする、請求項１６に記載の制御モジュール。
18. 前記応答コマンドは、前記火花ギャップ内の複数の感知された電圧示度値に基づいて、計算される、請求項１６に記載の制御モジュール。
19. 前記モータは、前記ワークピースに対して、前記腐食電極を制御可能に位置付けるように構成される、請求項１６に記載の制御モジュール。
20. 前記制御モジュールは、供給パイプラインを介して前記ＥＤＭデバイスに接続される、請求項１６に記載の制御モジュール。
21. ＥＤＭデバイスであって、
    基部と、
    ドライバ筐体と、
    該基部に対して、該ドライバ筐体を制御可能に位置付けるように構成されるモータと、
    該腐食電極と該ドライバ筐体との間に配置される圧電結晶によって、該ドライバ筐体に接続される腐食電極と
    を備え、該ＥＤＭデバイスは、火花ギャップにわたって、電圧を選択的に提供するように構成される、電源に電気的に接続され、
    該圧電結晶は、該火花ギャップと並列に該電源に電気的に接続され、該電源からの電圧に応答して該腐食電極を前進または後退させるように構成される、デバイス。
22. 前記圧電結晶は、前記電源からの電圧の上昇に応答して、前記ワークピースに向かって、前記腐食電極を前進させるように構成される、請求項２１に記載のＥＤＭデバイス。
23. 前記圧電結晶は、前記電源からの電圧の降下に応答して、前記ワークピースから離れるように前記腐食電極を後退させるように構成される、請求項２１に記載のＥＤＭデバイス。
24. 前記モータは、前記火花ギャップ内で感知される電圧に基づく応答コマンドに従って、該火花ギャップを選択的に制御するように構成される、請求項２１に記載のＥＤＭデバイス。
25. 前記ＥＤＭデバイスは、ハンドヘルドＥＤＭデバイスである、請求項２１に記載のＥＤＭデバイス。
26. 前記ＥＤＭデバイス供給パイプラインを介して制御モジュールに接続される、請求項２１に記載のＥＤＭデバイス。
27. 前記制御モジュールは、
    前記電源を前記ＥＤＭデバイスの前記腐食電極に接続するスイッチを選択的に開閉するように構成されるスイッチ制御と、
    前記火花ギャップ内の電圧を感知するように構成される電圧センサと、
    該火花ギャップ内で感知された電圧に基づいて、応答コマンドを計算するように構成されるＣＰＵと、
    該ＥＤＭデバイスのモータに、該応答コマンドに従って、該腐食電極の位置を選択的に制御させるように構成されるモータ制御と
    を備える、請求項２６に記載のＥＤＭデバイス。