JP7469945B2 - ワイヤ電極の変位量を検出するセンサ装置 - Google Patents

ワイヤ電極の変位量を検出するセンサ装置 Download PDF

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Description

本発明は、請求項１の上位概念による、ワイヤ電極の変位量を検出するセンサ装置に関する。
上位概念によるセンサ装置は、西独国特許出願公開第２８２６２７０号明細書において公知である。センサ装置は、４つの測定電極を有し、測定電極は、それぞれ４つの主軸方向Ｘ＋、Ｘ－、Ｙ＋、Ｙ－のうちのいずれか１つの方向にワイヤ電極から間隔を置いて配置されている。装置全体は、１μＳ／ｃｍ～１００μＳ／ｃｍのコンダクタンスを有する誘電物により通過される。ＸＹ方向のワイヤ電極の変位量の測定は、４つの測定電極と、４つの全ての測定セル用の共通電極として用いられるワイヤ電極との間の抵抗の変化の検出によって行われる。
独国特許出願公開第２８２６２７０号明細書
本発明の根底を成す課題は、シンプルでコンパクトに構成されているとともに、ワイヤ電極の精密な検出を可能にする、ワイヤ電極の変位量を検出するセンサ装置を提供することである。
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を有するセンサ装置によって解決される。
本発明に従って形成されたセンサ装置は、第１の測定平面において基準軸線上に位置する第１の基準点に関するワイヤ放電加工機のワイヤ電極の変位量を検出するために用いられる。第１の測定平面は、第１の基準点と、第１の変位方向と、第１の変位方向に対して垂直に延在する第２の変位方向とによって定義される。第１および第２の変位方向は、それぞれ基準軸線に対して垂直に延びる。センサ装置は、巻線要素配列体を有する。巻線要素配列体は、ワイヤ電極によって生成される交番磁界を捕捉するとともに第１～第４の測定信号を生成するための、第１の測定平面に配置された少なくとも１つの第１～第４の巻線要素を有する。第１～第４の巻線要素は、第１の平面および第２の平面において、第１～第４の巻線要素が第１の基準点に関してそれぞれ対偶を成して第１および第２の変位方向に対向するように配置されている。第１の平面および第２の平面は、それぞれ基準軸線に対して平行に延びる。第１の平面および第２の平面は、第１の基準点に関して、第２の変位方向に相互に間隔を置いて対向して配置されている。
好適には、第１の平面および第２の平面は、互いに平行に配置されている。
本発明に係るセンサ装置と、ワイヤ電極とを備え、ワイヤ電極は、無変位状態で、基準軸線に対して同軸に第１の基準点を通って延在する、ワイヤ放電加工機が、請求項１４に記載されている。
好適には、ワイヤ放電加工機が、交流パルスを生成する信号発生器を有し、ワイヤ電極が、ワイヤ電極に交流パルスが印加されると、捕捉されるべき交番磁界が生成されるように構成されている。ワイヤ電極は、一方では交番磁界を生成するために、他方ではワイヤ放電加工機内に位置する工作物を加工するために用いられる。動作時には、交番磁界は、ワイヤ電極の周りに周方向に延在する。
本発明によって、シンプルでコンパクトに構成されたセンサ装置により、共通のユニットを形成する個々の巻線要素の、互いに対するかつセンサ装置の基準点に関する正確な位置決めおよび整列が可能になる。これにより、ワイヤ電極の高い検出精度が達成される。さらに、本発明は、測定平面におけるワイヤ電極の非接触式の２次元の検出の実現を可能にする。この場合、特に、ワイヤ電極と複数の測定電極との間の、抵抗測定に必要な誘電物の使用を省略することができる。
本発明の好適な構成は、従属請求項から看取される。
本発明に係るセンサ装置の詳細および利点は、添付された図面に基づく実施の形態の以下の説明から明らかである。
第１の測定平面に配置された第１～第４の巻線要素を有する、例示的なセンサ装置の斜視図を示す。 図１によるセンサ装置の側面図を示す。 図２のＤ－Ｄ断面における、図１によるセンサ装置の横断面図を示す。 第１の測定平面に配置された第１～第４の巻線要素と支持体とを有し、支持体は、共通の単一の部分によって形成されている、例示的なセンサ装置の断面図を示す。 第１の測定平面に配置された第１～第４の巻線要素と支持体とを有し、支持体は、相互に分離した２つの部分を有する、例示的なセンサ装置の断面図を示す。 第１の測定平面に配置された第１～第４の巻線要素と支持体とを有し、支持体は、相互に分離した２つの部分を有する、例示的なセンサ装置の断面図を示す。 第１の測定平面に配置された第１～第４の巻線要素とそれぞれ対応付けられた基準巻線要素とを有する、例示的なセンサ装置の側面図を示す。 第１の変位方向に、第１および第２の基準点に関してワイヤ電極が変位した、ワイヤ電極の、検出されるべき角度を具体的に示すための概略図を示す。 ワイヤ電極によって生成される交番磁界を具体的に示すための概略図を示す。 図８に具体的に示された角度を特定する第１および第２の評価ユニットを有する、例示的なセンサ装置のブロック図を示す。
例示的なセンサ装置１０を、図１～図３に基づいて以下に説明する。図１～図３によるセンサ装置１０は、第１の測定平面Ｔ１において基準軸線Ｏ上に位置する第１の基準点Ｏ１に関する、ワイヤ放電加工機のワイヤ電極１の変位量ΔＸ１，ΔＹ１を検出するために用いられる。第１の測定平面Ｔ１は、第１の基準点Ｏ１と、第１の変位方向Ｘと、第１の変位方向Ｘに対して垂直に延びる第２の変位方向Ｙとによって定義される。第１の変位方向Ｘおよび第２の変位方向Ｙは、それぞれ基準軸線Ｏに対して垂直に延びる。第１の基準点Ｏ１および変位量ΔＸ１，ΔＹ１は、図３に具体的に示されている。図１および図２では、ワイヤ電極１は、専ら無変位状態で示されている。図３では、ワイヤ電極１は、無変位状態と変位状態とで示されている。無変位状態では、ワイヤ電極１は、第１の基準点Ｏ１を通って延在する。基準軸線Ｏは、無変位状態のワイヤ電極１の長手方向延在部分によって得られる。
図１に示されているように、ワイヤ電極１は、送り方向Ａに移動可能である。ワイヤ電極１は、ワイヤ放電加工機内に位置する工作物を加工するために用いられる。
図１～図３によるセンサ装置１０は、巻線要素配列体１８を有する。巻線要素配列体１８は、第１の測定平面Ｔ１に配置された、ワイヤ電極１によって生成される交番磁界を捕捉するとともに第１～第４の測定信号Ｓ１～Ｓ４を生成する第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４を有する。動作時には、交番磁界は、ワイヤ電極１の周りに周方向に延在する。交番磁界は、図９に示されていて、符号１１が付されている。交番磁界１１は、相応に、第２の測定平面Ｔ２においても延在する。
図３を参照すると、第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４は、第１の平面Ａ１および第２の平面Ａ２において、第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４が第１の基準点Ｏ１に関してそれぞれ対偶を成して第１の変位方向Ｘおよび第２の変位方向Ｙに対向するように配置されている。第１の平面Ａ１および第２の平面Ａ２は、それぞれ基準軸線Ｏに対して平行に延在する。第１の平面Ａ１と第２の平面Ａ２とは、第１の基準点Ｏ１に関して第２の変位方向Ｙに相互に間隔を置いて対向して配置されている。好適には、第１の平面Ａ１および第２の平面Ａとは、相互に平行に配置されている。
第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４は、ワイヤ電極１の周りに周方向に延在する交番磁界１１が各々の巻線要素２０．１～２０．４に対して略垂直に巻線要素２０．１～２０．４を通って延在するように配置されるとともに構成されている（図１および図９参照）。第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４の第１～第４の測定信号Ｓ１～Ｓ４は、変位量ΔＸ１，ΔＹ１に依存する。
ワイヤ電極１の角度α（図８）を検出するために、センサ装置１０は、第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４に対して付加的に、第２の測定平面Ｔ２に配置された、巻線要素配列体１８の第５～第８の巻線要素２０．５～２０．８を有することができる。第５～第８の巻線要素２０．５～２０．８は、交番磁界１１を捕捉するとともに第５～第８の測定信号Ｓ５～Ｓ８を生成するために用いられる。第５～第８の巻線要素２０．５～２０．８の使用については、図８～図１０に関連してさらに詳しく後述する。
両測定平面Ｔ１，Ｔ２は、基準軸線Ｏ（Ｚ軸）の方向に相互にずらして配置されている（特に図２参照）。図２の側面図では、巻線要素２０．１，２０．３および２０．５，２０．７（前側の巻線要素）が視認されるが、これに対して巻線要素２０．２，２０．４および２０．６，２０．８（後側の巻線要素）は視認されない。
図３を参照すると、第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４は、ワイヤ電極１の精密な検出を可能にする１つのユニットを形成する。ユニットは、シンプルでコンパクトに構成されている。一方では、比較的複雑な、特に交差した配置が回避される。他方では、特に第２の変位方向Ｙの所要構造空間が縮小される。
図４～図６には、例示的なセンサ装置１０の断面図が示されている。図４～図６によるセンサ装置１０は、それぞれ第１の測定平面（ＸＹ平面）に配置された第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４（図４～図６において視認される上側の巻線要素）と支持体１２とを有する。図４～図６によるセンサ装置１０の第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４は、それぞれ図１～図３によるセンサ装置１０の第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４に対応し、同一の機能を有する。図４～図６の断面図は、それぞれ図３に示された断面図に相応する。以下に、図４～図６に基づいて支持体１２の様々な構成を説明する。支持体１２は、第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４を支持するために用いられる。さらに、支持体１２は、第２の測定平面（ＸＹ平面）に配置された第５～第８の巻線要素２０．５～２０．８（図４～６において視認されない下側の巻線要素）を支持するのために用いられる。図４～図６によるセンサ装置１０の第５～第８の巻線要素２０．５～２０．８は、それぞれ図１に示された第５～第８の巻線要素２０．５～２０．８に対応し、同一の機能を有する。図４～図６によるセンサ装置１０の第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４および第５～第８の巻線要素２０．５～２０．８は、巻線要素配列体１８を形成する。
支持体１２は、第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４が第１の平面Ａ１および第２の平面Ａ２（図４～図６参照）において支持されるように構成されている。支持体１２は、第１の平面Ａ１を規定する第１の表面Ｂ１と、第２の平面Ａ２を規定する第２の表面Ｂ２とを有する。第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４は、第１の表面Ｂ１または第２の表面Ｂ２上に配置されている。たとえば巻線要素２０．１，２０．３の中央を通って延在する第１の平面Ａ１は、第１の表面Ｂ１に対して平行に延在する。たとえば巻線要素２０．２，２０．４の中央を通って延在する第２の平面Ａ２は、第２の表面Ｂ２に対して平行に延在する。好適には、両表面Ｂ１，Ｂ２は、相互に平行に配置されている。これにより、第１の平面Ａ１および第２の平面Ａ２の位置または向きが規定される。
支持体１２は、好適には基板のプレート状の（または層状の）コアとして構成されている。第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４は、共通の構造体として、支持体１２（つまり基板コア）上に配置されている。これにより、第１の平面Ａ１および第２の平面Ａ２における第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４の位置決めおよび整列に際して高い精度が達成される。
図４によるセンサ装置１０では、支持体１２は、第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４を支持するための共通の単一の部分によって形成されている。この場合、支持体１２は、特に一体に形成されている。
図５によるセンサ装置１０では、支持体１２は、第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４を支持するための、相互に分離された２つの部分１２．１，１２．２を有する。両部分１２．１，１２．２は、支持体１２上に配置された連続する部分１４．１、特に上側（Ｙ軸の方向に見て）の積層体（または積層群）を介して相互に結合されている。両部分１２．１，１２．２は、特に基板コアを形成する。さらに、図５によるセンサ装置１０の支持体１２上に、相互に分離した別の２つの部分１４．２１，１４．２２が配置されており、これらの部分１４．２１，１４．２２は、基板コア１２．１，１２．２の、部分１４．１から離反する側に配置されている。両部分１４．２１，１４．２２は、特に下側（Ｙ軸の方向に見て）の積層体（または積層群）を形成する。
図６によるセンサ装置１０では、支持体１２は、第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４を支持するための、相互に分離された２つの部分１２．１，１２．２を有する。両部分１２．１，１２．２は、支持体１２上に配置された連続する２つの部分１４．１，１４．２を介して、特に上側および下側（Ｙ軸の方向に見て）の積層体（または積層群）を介して相互に結合されている。両部分１２．１，１２．２は、特に基板コアを形成する。両部分１４．１，１４．２は、基板コア１２．１，１２．１のそれぞれ異なる側に配置されている。
図５または図６に示された支持体１２は、上側または下側の積層体（または積層群）を介して、直接に、つまり他の取付部分を使用することなく、ワイヤ放電加工機の一部に結合する、または取り付けることができる。代替的に、支持体１２を取り付けるための、上側または下側の積層体（または積層群）上に配置された別の中間部分が設けられてもよい。積層体または積層群は、たとえば基板コアから離反する側にカバー層を有する。
図４～図６に示されているように、支持体１２は、凹部１６を有する。凹部１６は、基準軸線Ｏ（Ｚ軸）に対して平行に、支持体１２を通って延在する。第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４（図４～図６において視認される上側の巻線要素）および第５～第８の巻線要素２０．５～２０．８（図４～図６において視認されない下側の巻線要素）は、凹部１６の縦方向部分の周りに周方向に分配して配置されている。基準軸線Ｏの方向に見て、凹部１６は、第１の変位方向Ｘに、第２の変位方向Ｙで対向する巻線要素２０．１，２０．２の第１の対偶と、第２の変位方向Ｙで対向する第２の巻線要素２０．３，２０．４の第２の対偶との間に、かつ第２の変位方向Ｙに、第１の平面Ａ１と第２の平面Ａ２との間に延在する。第１の基準点Ｏ１は、好適には、凹部１６の横断面の内側でほぼ中央に位置する。
図４を参照すると、凹部１６は、第２の変位方向Ｙに、ほぼ完全に支持体１２を通って延在する。図５を参照すると、凹部１６は、第２の変位方向Ｙに、下側の積層体１４．２１，１４．２２を通って上側の積層体１４．１の内側の表面Ｃ１まで（またはさらに上側の積層体１４．１内まで）延在する。図６を参照すると、凹部１６は、第２の変位方向Ｙに、上側の積層体１４．１の内側の表面Ｃ１から下側の積層体１４．２の内側の表面Ｃ２まで延在する。
好適には、凹部１６は、フライス加工によって形成される（特に図４および図５参照）。凹部１６は、ワイヤ電極１が送り方向Ａに完全に支持体１２を通って、かつ第１の変位方向Ｘおよび第２の変位方向Ｙに、凹部１６の横方向延在部分内で可動であるように構成されている。
図１～図３によるセンサ装置１０または図４～図６によるセンサ装置１０では、第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４は、第１の基準点Ｏ１に関して対称に配置されている。つまり第１の基準点Ｏ１は、第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４によって形成されるユニットの中心に位置する。
図７は、巻線要素配列体１８を有する例示的なセンサ装置１０の側面図を示す。図７によるセンサ装置１０は、図１～図３によるセンサ装置１０とは、巻線要素配列体１８が、第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４にそれぞれ対応付けられた基準巻線要素２２．１～２２．４と、第５～第８の巻線要素２０．５～２０．８にそれぞれ対応付けられた基準巻線要素２２．５～２２．８とを有することによってのみ相違する。図７の側面図では、巻線要素２０．１，２０．３にそれぞれ対応付けられた基準巻線要素２２．１，２２．３は視認されるが、これに対して巻線要素２０．２，２０．４にそれぞれ対応付けられた基準巻線要素２２．２，２２．４は視認されない。さらに、図７の側面図では、巻線要素２０．５，２０．７にそれぞれ対応付けられた基準巻線要素２２．５，２２．７が視認されるが、これに対して巻線要素２０．６，２０．８にそれぞれ対応付けられた基準巻線要素２２．６，２２．８は視認されない。基準巻線要素２２．１～２２．４は、第１～第４の測定信号Ｓ１～Ｓ４を標準化するための第１～第４の基準信号Ｒ１～Ｒ４を生成するために用いられる。基準巻線要素２２．５～２２．８は、第５～第８の測定信号Ｓ５～Ｓ８を標準化するための第５～第８の基準信号Ｒ５～Ｒ８を生成するために用いられる。
基準巻線要素２２．１～２２．４および２２．５～２２．８は、これらが第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４または第５～第８の巻線要素２０．５～２０．８をたとえば同心に包囲するように配置されている（図７参照）。この場合、基準巻線要素２２．１～２２．４および２２．５～２２．８は、これらが第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４または第５～第８の巻線要素２０．５～２０．８とほぼ同一の交番磁界１１を捕捉するように構成されている。
図７に示された配置の代わりに、基準巻線要素２２．１～２２．４または２２．５～２２．８は、第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４または第５～第８の巻線要素２０．５～２０．８の上側および下側（または前側および後側）に配置されても、それぞれＺ軸またはＹ軸の方向に見て、それぞれ異なる寸法でまたは周の範囲に配置されてもよい。この場合、ワイヤ電極１の位置または（横方向の）変位量が、第１～第４の基準信号Ｒ１～Ｒ４または第５～第８の基準信号Ｒ５～Ｒ８の和に対する影響を有することはない。
図８は、第１の変位方向Ｘに第１および第２の基準点Ｏ１，Ｏ２に関するワイヤ電極１の変位量ΔＸ１，ΔＸ２が存在する際の、ワイヤ電極１の、検出されるべき角度αを具体的に示すための概略図を示す。第１の基準点Ｏ１は、第１の測定平面Ｔ１に位置する。第２の基準点Ｏ２は、第２の測定平面Ｔ２に位置する。Ｚ方向での第１の基準点Ｏ１と第２の基準点Ｏ２との間（または第１の測定平面Ｔ１と第２の測定平面Ｔ２との間）の距離に、符号Ｌが付されている。図８の変位量ΔＸ１は、図３に示された変位量ΔＸ１に対応する。図８では、ＸＺ平面における、つまり専ら第１の変位方向Ｘにワイヤ電極１が変位する場合の角度αが示されている。第２の変位方向Ｙにワイヤ電極１が変位する場合には、この説明が同様に当てはまる。ワイヤ電極１は、図８では、無変位状態、つまりワイヤ電極１が基準軸線Ｏに対して同軸に第１および第２の基準点Ｏ１，Ｏ２を通って延在する状態と、変位状態とで示されている。図８に示された変位状態では、ワイヤ電極１は、基準軸線Ｏに対して平行の方向（Ｚ方向）に対して角度付けられている。ワイヤ電極１は、変位状態で、基準軸線Ｏに対して平行に、つまりＺ方向に延在してもよい。この場合、第１の変位方向Ｘでの第１の基準点Ｏ１に関する変位量ΔＸ１と、第１の変位方向Ｘでの第２の基準点Ｏ２に関する変位量ΔＸ２とは、同一の大きさである（つまりα＝０）。
図８を参照すると、変位量ΔＸ１、変位量ΔＸ２、および第１の基準点Ｏ１と第２の基準点Ｏ２との間の距離Ｌに基づいて、Ｚ方向に関して定義されたワイヤ電極１の角度αが得られるように、評価が行われる。評価は、たとえば以下の関係を用いて行われる。
ｔａｎα＝（ΔＸ２－ΔＸ１）／Ｌ （式１ａ）
図８に示されていない、第２の変位方向Ｙにワイヤ電極１が変位する（つまり角度αがＹＺ平面内にある）場合、評価は、たとえば次の関係を用いて行われる。
ｔａｎα＝（ΔＹ２－ΔＹ１）／Ｌ （式１ｂ）
ここで、ΔＹ１，ΔＹ２は、変位量ΔＸ１，ΔＸ２に対応する第２の変位方向Ｙでの変位量である。変位量ΔＸ１，ΔＸ２またはΔＹ１，ΔＹ２は、特に図１０に関連して後述される式２～５から得られる。式２～５は、第１～第８の測定信号Ｓ１～Ｓ８の知識（または特定）に基づく。
図１０は、図８に具体的に示された角度αを特定するための第１および第２の評価ユニット４．１，４．２を有する例示的なセンサ装置１０のブロック図を示す。図１０によるセンサ装置１０は、前述されたセンサ装置１０のうちの１つのセンサ装置１０の巻線要素配列体１８を有する。評価ユニット４．１は、第１～第４の測定信号Ｓ１～Ｓ４に基づいて第１の測定平面Ｔ１における変位量ΔＸ１，ΔＹ１を特定するために用いられる。さらに、評価ユニット４．１は、第５～第８の測定信号Ｓ５～Ｓ８に基づいて第２の測定平面Ｔ２における変位量ΔＸ２，ΔＹ２を特定するために用いられる。評価ユニット４．１は、巻線要素配列体１８に連結されている。巻線要素配列体１８は、第１～第８の測定信号Ｓ１～Ｓ８を生成するための第１～第８の巻線要素２０．１～２０．８を有する。評価ユニット４．２は、前述の評価を（たとえば式１ａまたは式１ｂを用いて）実行するために用いられる。
以下に、図１～図３によるセンサ装置１０の巻線要素２０．１～２０．８に基づいて、評価ユニット４．１の機能を詳説する。第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４は、巻線要素２０．１，２０．２；２０．３，２０．４の第１および第２の対偶を形成する。第１の対偶の巻線要素２０．１，２０．２および第２の対偶の巻線要素２０．３，２０．４は、それぞれ第２の変位方向Ｙに、第１の基準点Ｏ１に関して対向する。第１の対偶の巻線要素２０．１，２０．２は、第１の基準点Ｏ１に関して、第１の側に配置されている。第２の対偶の巻線要素２０．３，２０．４は、第１の基準点Ｏ１に関して、第１の変位方向Ｘに第１の側とは反対に位置する第２の側に配置されている。
第１の対偶の巻線要素２０．１，２０．２は、第１および第２の測定信号Ｓ１，Ｓ２を生成するように構成されている。第２の対偶の巻線要素２０．３，２０．４は、第３および第４の測定信号Ｓ３，Ｓ４を生成するように構成されている。評価装置４．１によって、第１の変位方向Ｘでの第１の測定平面Ｔ１における変位量ΔＸ１が、第１および第２の測定信号Ｓ１，Ｓ２の和と、第３および第４の測定信号Ｓ３，Ｓ４の和との比較に基づいて特定される。たとえば変位量ΔＸ１の特定は、第１および第２の測定信号Ｓ１，Ｓ２の和と、第３および第４の測定信号Ｓ３，Ｓ４の和との差分形成と、これに続く第１～第４の測定信号Ｓ１～Ｓ４の和を用いた標準化とによって行われる。そのために、たとえば以下の関係が用いられる。
ΔＸ１＝ｃ１×［（Ｓ１＋Ｓ２）－（Ｓ３＋Ｓ４）］／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４）
（式２）
ここで、ｃ１は、（無次元の）信号依存値［（Ｓ１＋Ｓ２）－（Ｓ３＋Ｓ４）］／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４）を長さ寸法に換算するための所定の換算係数である。
第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４は、第３および第４の対偶の巻線要素２０．１，２０．３；２０．２，２０．４を形成する。第３の対偶の巻線要素２０．１，２０．３と第４の対偶の巻線要素２０．２，２０．４とは、それぞれ第１の変位方向Ｘに、第１の基準点Ｏ１に関して対向する。第３の対偶の巻線要素２０．１，２０．３は、第１の平面Ａ１に配置されており、第４の対偶の巻線要素２０．２，２０．４は、第２の平面Ａ２に配置されている。第３の対偶の巻線要素２０．１，２０．３は、第１および第３の測定信号Ｓ１，Ｓ３を生成するように構成されている。第４の対偶の巻線要素２０．２，２０．４は、第２および第４の測定信号Ｓ２，Ｓ４を生成するように構成されている。評価装置４．１によって、第２の変位方向Ｙでの第１の測定平面Ｔ１における変位量ΔＹ１が、第１および第３の測定信号Ｓ１，Ｓ３の和と、第２および第４の測定信号Ｓ２，Ｓ４の和との比較に基づいて特定される。たとえば変位量ΔＹ１の特定は、第１および第３の測定信号Ｓ１，Ｓ３の和と、第２および第４の測定信号Ｓ２，Ｓ４の和との差分形成と、これに続く第１～第４の測定信号Ｓ１～Ｓ４の和を用いた標準化とによって行われる。そのために、たとえば以下の関係が用いられる。
ΔＹ１＝ｃ１×［（Ｓ１＋Ｓ３）－（Ｓ２＋Ｓ４）］／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４）
（式３）
ここで、ｃ２は、（無次元の）信号依存値［（Ｓ１＋Ｓ３）－（Ｓ２＋Ｓ４）］／（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４）を長さ寸法に換算するための所定の換算係数である。
同様に、評価装置４．１によって、第２の測定平面Ｔ２における変位量ΔＸ２，ΔＹ２が、第５～第８の測定信号Ｓ５～Ｓ８に基づいて特定される。そのために、たとえば以下の関係が用いられる。
ΔＸ２＝ｃ３×［（Ｓ５＋Ｓ６）－（Ｓ７＋Ｓ８）］／（Ｓ５＋Ｓ６＋Ｓ７＋Ｓ８）
（式４）
ΔＹ２＝ｃ４×［（Ｓ５＋Ｓ７）－（Ｓ６＋Ｓ８）］／（Ｓ５＋Ｓ６＋Ｓ７＋Ｓ８）
（式５）
ここで、ｃ３、ｃ４は、（無次元の）信号依存値［（Ｓ５＋Ｓ６）－（Ｓ７＋Ｓ８）］／（Ｓ５＋Ｓ６＋Ｓ７＋Ｓ８）または［（Ｓ５＋Ｓ７）－（Ｓ６＋Ｓ８）］／（Ｓ５＋Ｓ６＋Ｓ７＋Ｓ８）をそれぞれ長さ寸法に換算するための所定の換算係数である。
第１～第４の測定信号Ｓ１～Ｓ４の和または第５～第８の測定信号Ｓ５～Ｓ８の和を用いた前述の標準化の代わりに、第１～第４の基準信号Ｒ１～Ｒ４または第５～第８の基準信号Ｒ５～Ｒ８を用いた標準化を行ってもよい。
好適には、各評価ユニット４．１，４．２は、センサ装置１０の一部として設けられている（図１０参照）。評価ユニット４．２は、省略してもよい。評価ユニット４．１または両評価ユニット４．１，４．２は、信号処理のためのユニットを形成する。信号処理のためのユニットは、好適には、ワイヤ放電加工機の制御ユニットから独立してまたは分離して設けられている（ケース（ｉ））。代替的に、信号処理のためのユニットは、制御ユニットに統合されてもよい（ケース（ｉｉ））。両ケース（ｉ）、（ｉｉ）では、センサ装置１０が、信号処理のためのユニットを有する。
ケース（ｉ）の場合、制御ユニット（図示されていない）は、信号処理のためのユニットによって得られる信号（たとえば変位量ΔＸ１，ΔＹ１、変位量ΔＸ２，ΔＹ２および／または角度αを表す信号）を入力信号として受信し、受信した信号に基づいてワイヤ電極１を後調整するまたはワイヤ電極１の送り路を修正するためにワイヤ電極１の駆動制御を行うように構成されている。この場合、制御ユニットに統合された、対応する、信号処理のためのユニットの使用は、不要である。ケース（ｉｉ）の場合、制御ユニット（図示されていない）は、巻線要素配列体１８によって得られる信号（つまり第１～第８の測定信号Ｓ１～Ｓ８）を入力信号として受信し、受信した信号に基づいて、制御ユニットに統合された、信号処理のためのユニットを用いてワイヤ電極１の駆動制御を行うように構成されている。
図９を参照すると、交番磁界１１は、少なくとも第１の測定平面Ｔ１において延在する。交番磁界１１を生成するために、ワイヤ放電加工機の信号発生器３が設けられている。信号発生器３は、ワイヤ電極１に連結されていて、交流パルス（たとえば数アンペアの電流強度と１ｋＨｚ～１ＭＨｚの周波数範囲のパルス周波数とを有する電流パルス）を生成するために用いられる。ワイヤ電極１は、ワイヤ電極１に交流パルスを印加すると、捕捉されるべき交番磁界１１が生成されるように構成されている。
第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４は、好適には、それぞれ、中心点（または中心線）が第１の測定平面Ｔ１に位置する矩形の巻線面を有する（図２参照）。第５～第８の巻線要素２０．５～２０．８は、好適には、それぞれ、中心点（または中心線）が第２の測定平面Ｔ２に位置する矩形の巻線面を有する（図２参照）。第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４および第５～第８の巻線要素２０．５～２０．８は、特に、生成された交番磁界１１を誘導走査するために用いられる。
第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４および／または第５～第８の巻線要素２０．５～２０．８（または基準巻線要素２２．１～２２．８）は、それぞれ単層または多層に構成されてよい。好適には、第１～第４の巻線要素２０．１～２０．４または第５～第８の巻線要素２０．５～２０．８は、それぞれ、絶縁材料と導電性材料（たとえば銅）とから成る積層体によって形成されている（多層）。
支持体１２は、たとえばセラミック材料またはプラスチックから成る。巻線要素２０．１～２０．８（または基準巻線要素２２．１～２２．８）は、レーザを使用して支持体１２を構造化することによって作製または製造することができる。特に、ＬＰＫＦ技術またはＭＩＤ技術を用ることができる。
前述の標準化によって、工作物の加工中の電流強度および／またはパルス周波数の変化または変動によって生じる、各々の測定信号Ｓ１～Ｓ４またはＳ５～Ｓ８（誘導信号）に対する影響を補整することができる。
本発明によるワイヤ電極１の検出は、動的に行うことができる。つまり静的な（不変の）変位量ΔＸ１，ΔＹ１だけでなく、たとえばワイヤ電極１が振動する場合に時間とともに変化する変位量ΔＸ１，ΔＹ１も検出することができる。
本発明によって、センサ装置１０の最終的な組立において、個々の巻線要素の面倒な後調整を回避することができる。光学センサまたは摺動接点を有する既知の解決手段とは違い、本発明は、汚れの影響を受けにくく、摩耗しない。
なお、本願は、特許請求の範囲に記載の発明に関するものであるが、他の態様として以下を含む。
１．
第１の測定平面（Ｔ１）において基準軸線（Ｏ）上に位置する第１の基準点（Ｏ１）に関するワイヤ放電加工機のワイヤ電極（１）の変位量（ΔＸ１，ΔＹ１）を検出するセンサ装置（１０）であって、
前記第１の測定平面（Ｔ１）は、前記第１の基準点（Ｏ１）と、第１の変位方向（Ｘ）と、該第１の変位方向（Ｘ）に対して垂直に延びる第２の変位方向（Ｙ）とによって定義され、前記第１の変位方向（Ｘ）および前記第２の変位方向（Ｙ）は、それぞれ前記基準軸線（Ｏ）に対して垂直に延びる、センサ装置（１０）において、
前記センサ装置（１０）は、巻線要素配列体（１８）を有し、該巻線要素配列体（１８）は、前記ワイヤ電極（１）によって生成される交番磁界（１１）を捕捉するとともに第１～第４の測定信号（Ｓ１～Ｓ４）を生成するための、前記第１の測定平面（Ｔ１）に配置された少なくとも１つの第１～第４の巻線要素（２０．１～２０．４）を有し、
前記第１～第４の巻線要素（２０．１～２０．４）は、第１の平面（Ａ１）および第２の平面（Ａ２）において、前記第１～第４の巻線要素（２０．１～２０．４）が前記第１の基準点（Ｏ１）に関してそれぞれ対偶を成して前記第１および前記第２の変位方向（Ｘ，Ｙ）に対向するように配置されており、前記第１の平面（Ａ１）および前記第２の平面（Ａ２）は、それぞれ前記基準軸線（Ｏ）に対して平行に延在し、前記第１の平面（Ａ１）および前記第２の平面（Ａ２）は、前記第１の基準点（Ｏ１）に関して、前記第２の変位方向（Ｙ）に相互に間隔を置いて対向して配置されていることを特徴とする、センサ装置（１０）。
２．
前記センサ装置（１０）は、支持体（１２）を有し、該支持体（１２）は、前記第１～前記第４の巻線要素（２０．１～２０．４）が前記第１の平面（Ａ１）および前記第２の平面（Ａ２）において支持されるように構成されている、上記１のセンサ装置（１０）。
３．
前記支持体（１２）は、前記第１の平面（Ａ１）に対して平行な第１の表面（Ｂ１）と、前記第２の平面（Ａ２）に対して平行な第２の表面（Ｂ２）とを有する、上記２のセンサ装置（１０）。
４．
前記支持体（１２）は、基板のコアとして構成されている、上記２または３のセンサ装置（１０）。
５．
前記支持体（１２）は、前記第１～前記第４の巻線要素（２０．１～２０．４）を支持するための共通の単一の部分によって形成されている、上記２から４までのいずれか１項のセンサ装置（１０）。
６．
前記支持体（１２）は、前記第１～前記第４の巻線要素（２０．１～２０．４）を支持するための、相互に分離された２つの部分（１２．１，１２．２）を有し、両前記部分（１２．１，１２．２）は、少なくとも１つの別の部分（１４．１）を介して相互に結合されている、上記２から４までのいずれか１つのセンサ装置（１０）。
７．
前記支持体（１２）は、凹部（１６）を有する、上記２から６までのいずれか１つのセンサ装置（１０）。
８．
前記凹部（１６）は、前記基準軸線（Ｏ）に対して平行に前記支持体（１２）を通って延在する、上記７記載のセンサ装置（１０）。
９．
前記凹部（１６）は、前記基準軸線（Ｏ）の方向に見て、前記第１の変位方向（Ｘ）に、前記第２の変位方向（Ｙ）に対向する前記巻線要素（２０．１，２０．２）の第１の対偶と前記第２の変位方向（Ｙ）に対向する前記巻線要素（２０．３，２０．４）の第２の対偶との間に延在するとともに、前記第２の変位方向（Ｙ）に、前記第１の平面（Ａ１）と前記第２の平面（Ａ２）との間に延在する、上記７または８のセンサ装置（１０）。
１０．
前記第１の基準点（Ｏ１）は、前記凹部（１６）の横断面の内側に位置する、上記７から９までのいずれか１つのセンサ装置（１０）。
１１．
前記第１～前記第４の巻線要素（２０．１～２０．４）は、前記第１の基準点（Ｏ１）に関して対称に配置されている、上記１から１０までのいずれか１つのセンサ装置（１０）。
１２．
前記第１～前記第４の巻線要素（２０．１～２０．４）は、共通の構造体として、前記支持体（１２）上に形成されている、上記２から１１までのいずれか１つのセンサ装置（１０）。
１３．
前記センサ装置（１０）は、前記第１の測定平面（Ｔ１）における変位量（ΔＸ１，ΔＹ１）が前記第１～前記第４の測定信号（Ｓ１～Ｓ４）に基づいて得られるように構成されている、上記１から１２までのいずれか１つのセンサ装置（１０）。
１４．
上記１から１３までのいずれか１つのセンサ装置（１０）と、ワイヤ電極（１）とを備え、該ワイヤ電極（１）は、無変位状態で、前記基準軸線（Ｏ）に対して同軸に前記第１の基準点（Ｏ１）を通って延在する、ワイヤ放電加工機。
１５．
前記ワイヤ放電加工機は、交流パルスを生成する信号発生器（３）を有し、前記ワイヤ電極（１）は、該ワイヤ電極（１）に交流パルスが印加されると、捕捉されるべき交番磁界（１１）が生成されるように構成されている、上記１４のワイヤ放電加工機。
１ ワイヤ電極
３ 信号発生器
４．１，４．２ 評価ユニット
１０ センサ装置
１１ 交番磁界
１２ 支持体
１２．１，１２．２ 部分
１４．１，１４．２，１４．２１，１４．２２ 部分
１６ 凹部
１８ 巻線要素配列体
２０．１～２０．８ 巻線要素
２２．１～２２．８ 基準巻線要素
Ａ１，Ａ２ 平面
Ｂ１，Ｂ２ 表面
Ｃ１～Ｃ２ 表面
Ｏ 基準軸線
Ｏ１，Ｏ２ 基準点
Ｒ１～Ｒ４ 基準信号
Ｓ１～Ｓ８ 信号
Ｔ１，Ｔ２ 測定平面

Claims (15)

  1. 第１の測定平面（Ｔ１）において基準軸線（Ｏ）上に位置する第１の基準点（Ｏ１）に関するワイヤ放電加工機のワイヤ電極（１）の変位量（ΔＸ１，ΔＹ１）を検出するセンサ装置（１０）であって、
    前記第１の測定平面（Ｔ１）は、前記第１の基準点（Ｏ１）と、第１の変位方向（Ｘ）と、該第１の変位方向（Ｘ）に対して垂直に延びる第２の変位方向（Ｙ）とによって定義され、前記第１の変位方向（Ｘ）および前記第２の変位方向（Ｙ）は、それぞれ前記基準軸線（Ｏ）に対して垂直に延びる、センサ装置（１０）において、
    前記センサ装置（１０）は、巻線要素配列体（１８）を有し、該巻線要素配列体（１８）は、前記ワイヤ電極（１）によって生成される交番磁界（１１）を捕捉するとともに第１～第４の測定信号（Ｓ１～Ｓ４）を生成するための、前記第１の測定平面（Ｔ１）に配置された少なくとも１つの第１～第４の巻線要素（２０．１～２０．４）を有し、
    前記第１～第４の巻線要素（２０．１～２０．４）は、第１の平面（Ａ１）および第２の平面（Ａ２）において、前記第１～第４の巻線要素（２０．１～２０．４）が前記第１の基準点（Ｏ１）に関してそれぞれ対偶を成して前記第１および前記第２の変位方向（Ｘ，Ｙ）に対向するように配置されており、前記第１の平面（Ａ１）および前記第２の平面（Ａ２）は、それぞれ前記基準軸線（Ｏ）に対して平行に延在し、前記第１の平面（Ａ１）および前記第２の平面（Ａ２）は、前記第１の基準点（Ｏ１）に関して、前記第２の変位方向（Ｙ）に相互に間隔を置いて対向して配置されていることを特徴とする、センサ装置（１０）。
  2. 前記センサ装置（１０）は、支持体（１２）を有し、該支持体（１２）は、前記第１～前記第４の巻線要素（２０．１～２０．４）が前記第１の平面（Ａ１）および前記第２の平面（Ａ２）において支持されるように構成されている、請求項１に記載のセンサ装置（１０）。
  3. 前記支持体（１２）は、前記第１の平面（Ａ１）に対して平行な第１の表面（Ｂ１）と、前記第２の平面（Ａ２）に対して平行な第２の表面（Ｂ２）とを有する、請求項２に記載のセンサ装置（１０）。
  4. 前記支持体（１２）は、基板のコアとして構成されている、請求項２または３に記載のセンサ装置（１０）。
  5. 前記支持体（１２）は、前記第１～前記第４の巻線要素（２０．１～２０．４）を支持するための共通の単一の部分によって形成されている、請求項２から４までのいずれか１項に記載のセンサ装置（１０）。
  6. 前記支持体（１２）は、前記第１～前記第４の巻線要素（２０．１～２０．４）を支持するための、相互に分離された２つの部分（１２．１，１２．２）を有し、両前記部分（１２．１，１２．２）は、少なくとも１つの別の部分（１４．１）を介して相互に結合されている、請求項２から４までのいずれか１項に記載のセンサ装置（１０）。
  7. 前記支持体（１２）は、凹部（１６）を有する、請求項２から６までのいずれか１項に記載のセンサ装置（１０）。
  8. 前記凹部（１６）は、前記基準軸線（Ｏ）に対して平行に前記支持体（１２）を通って延在する、請求項７記載のセンサ装置（１０）。
  9. 前記凹部（１６）は、前記基準軸線（Ｏ）の方向に見て、前記第１の変位方向（Ｘ）に、前記第２の変位方向（Ｙ）に対向する前記巻線要素（２０．１，２０．２）の第１の対偶と前記第２の変位方向（Ｙ）に対向する前記巻線要素（２０．３，２０．４）の第２の対偶との間に延在するとともに、前記第２の変位方向（Ｙ）に、前記第１の平面（Ａ１）と前記第２の平面（Ａ２）との間に延在する、請求項７または８に記載のセンサ装置（１０）。
  10. 前記第１の基準点（Ｏ１）は、前記凹部（１６）の横断面の内側に位置する、請求項７から９までのいずれか１項に記載のセンサ装置（１０）。
  11. 前記第１～前記第４の巻線要素（２０．１～２０．４）は、前記第１の基準点（Ｏ１）に関して対称に配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項に記載のセンサ装置（１０）。
  12. 前記第１～前記第４の巻線要素（２０．１～２０．４）は、共通の構造体として、前記支持体（１２）上に形成されている、請求項２から１０までのいずれか１項に記載のセンサ装置（１０）。
  13. 前記センサ装置（１０）は、前記第１の測定平面（Ｔ１）における変位量（ΔＸ１，ΔＹ１）が前記第１～前記第４の測定信号（Ｓ１～Ｓ４）に基づいて得られるように構成されている、請求項１から１２までのいずれか１項に記載のセンサ装置（１０）。
  14. 請求項１から１３までのいずれか１項に記載のセンサ装置（１０）と、ワイヤ電極（１）とを備え、該ワイヤ電極（１）は、無変位状態で、前記基準軸線（Ｏ）に対して同軸に前記第１の基準点（Ｏ１）を通って延在する、ワイヤ放電加工機。
  15. 前記ワイヤ放電加工機は、交流パルスを生成する信号発生器（３）を有し、前記ワイヤ電極（１）は、該ワイヤ電極（１）に交流パルスが印加されると、捕捉されるべき交番磁界（１１）が生成されるように構成されている、請求項１４に記載のワイヤ放電加工機。
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