DE3639608A1

DE3639608A1 - Profilsteuereinrichtung fuer eine thermische werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE3639608A1
Application number: DE19863639608
Authority: DE
Inventors: Atsushi Aikawa; Akira Sengoku
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1985-11-21
Filing date: 1986-11-20
Publication date: 1987-05-27
Also published as: DE3639608C2; GB2184264B; US4739235A; GB2184264A; JPS62120955A; GB8627792D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Profilsteuereinrichtung für eine thermische Werkzeug maschine und speziell auf eine Profilsteuereinrichtung, die in ein numerisch gesteuertes System für eine ther mische Schneidmaschine vereinigt ist.

In thermischen Werkzeugmaschinen, wie beispiels weise Laser- oder Gasschneidmaschinen, wird ein flaches Werkstück, das auf einem Tisch liegt, mittels eines Werkzeugkopfes geschnitten, der in einer vorbestimmten Höhe über dem Werkstück gehalten wird. Da auch ein flaches Werkstück im allgemeinen unvermeidlich Verwer fungen aufweist, wird eine Profilsteuereinrichtung be nötigt, um den Arbeitskopf in einem vorbestimmten Ab stand über der Oberfläche des nicht flachen Werkstücks zu halten. Dies ist deshalb erforderlich, weil der Laserstrahl stets auf die Mitte der Dicke des die Verwerfung aufweisenden Werkstücks fokussiert sein sollte.

Üblicherweise ist jedoch eine solche Profilsteuer einrichtung unabhängig von einem numerisch gesteuerten System angeordnet worden, das die Werkstückpositionen und die Arbeitskopfposition steuert. Bei dem bekannten Profilsteuergerät wird der Arbeitskopf so gesteuert, daß er in einer vorbestimmten konstanten Distanz über dem nicht flachen Werkstück gehalten wird, und zwar in Ab hängigkeit von einem analogen Sensorsignal, das die augenblickliche Distanz zwischen dem Kopf und dem Werk stück angibt.

Andererseits wird bei thermischen Werkzeugmaschinen, die mit einem numerisch gesteuerten System versehen sind, ein einstellbarer Impulsgenerator zum manuellen Bewegen des Arbeitskopfes längs der Z-Achse um eine gewünschte Distanz verwendet. Zusätzlich ist ein Impulssignalpro zessor in dem numerisch gesteuerten System vorgesehen, um den Kopf längs der Z-Achse in Abhängigkeit von einem Impulssignal zu bewegen, das von dem einstellbaren Im pulsgenerator erzeugt wird, in Übereinstimmung mit der Drehgeschwindigkeit eines Knopfes, der in dem manuell einstellbaren Impulsgenerator angeordnet ist.

Bei den konventionellen thermischen Werkzeugma schinen existiert ein Problem insofern, als der Kopf antriebsmechanismus relativ kompliziert und daher teuer ist, weil die Profilsteuereinrichtung unabhängig von dem numerisch gesteuerten System vorgesehen ist und der Arbeitskopf daher sowohl von dem numerisch gesteuerten System als auch von der Profilsteuereinrichtung unab hängig gesteuert wird.

Wenn ein Profilsteuergerät zusätzlich an einer bereits existierenden thermischen Werkzeugmaschine, die mit einem numerischen Steuersystem versehen ist, nachträglich installiert wird, dann muß das numerische Steuersystem unvermeidlich verändert werden, so daß sich daraus das weitere Problem relativ aufwendiger Arbeit ergibt, so daß die Kosten, die für die Veränderung aufgewendet werden müssen, relativ hoch sind.

Angesichts dieser Probleme liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Profilsteuereinrich tung für eine thermische Werkzeugmaschine anzugeben, die leicht an einer bereits existierenden thermischen Werkzeugmaschine installiert werden kann, ohne daß das numerische Steuerungssystem und der Kopfantriebsmechanis mus verändert zu werden brauchen.

Zur Lösung der genannten Aufgabe enthält die Pro filsteuereinrichtung für eine thermische Werkzeugmaschi ne zum automatischen Aufrechterhalten einer Distanz zwi schen dem Arbeitskopf und einem nicht flachen Werkstück auf einer konstanten Bezugsdistanz die folgenden Merkmale:

a) ein numerisches Steuerungssystem zur Bestimmung einer manuellen Arbeitskopfhöhe über dem Werkstück in Abhängigkeit von einem manuellen Impulssignal, das durch einen manuell einstellbaren Impulsgenerator in einer manuellen Betriebsart erzeugt wird, und einer Bezugs arbeitskopfhöhe über dem Werkstück in Abhängigkeit von einem Bezugskopfhöhensteuersignal, das von einer zen tralen Steuerungseinrichtung des numerischen Steuerungs systems in einer automatischen Betriebsart erzeugt wird;
b) eine Sensoreinrichtung zur Ermittlung der augenblick lichen Distanz zwischen dem Kopf und dem Werkstück; und
c) eine Z-Achsen-Steuerungseinrichtung für die Erzeu gung eines Impulssignals, das eine Frequenz proportional zu einer Differenzspannung zwischen der Bezugskopfhöhe, bestimmt durch die zentrale Steuerungseinrichtung, und der augenblicklichen Distanz, ermittelt durch die Sen soreinrichtung, hat, für einen Impulssignalgenerator des numerischen Steuerungssystems, um die Bezugskopfhöhe so zu korrigieren, daß die augenblickliche Distanz zwi schen dem Kopf und dem unebenen Werkstück automatisch auf die konstante Bezugsdistanz geregelt wird.

Bei der Profilsteuerungseinrichtung nach der vor liegenden Erfindung ist es möglich, das numerische Steue rungssystem mit einer Profilsteuerungsfunktion zu ver sehen, in dem zusätzlich lediglich die Sensoreinrichtung und die Z-Achsen-Steuerungseinrichtung zu dem numeri schen Steuerungssystem hinzugefügt wird. Dies wird mög lich, weil der Impulssignalprozessor bereits in dem nu merischen Steuerungssystem vorgesehen ist und damit auch mit dem manuell einstellbaren Impulsgenerator verbind bar ist. Mit anderen Worten, der Impulssignalprozessor wird selektiv gemeinsam für den manuell einstellbaren Impulsgenerator und für die automatische Z-Achsen-Rege lungseinrichtung für die Profilsteuerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung verwendet.

Die Z-Achsen-Steuerungseinrichtung enthält:

a) einen Differenzspannungsdetektor zum Errechnen einer Differenz zwischen der Bezugsdistanz und der augen blicklichen Distanz als Spannungspegel; und
b) einen Impulssignalgenerator zum Erzeugen eines Impulssignals, das eine Frequenz hat, die proportional zu der berechneten Differenzspannung ist, wobei das erzeugte Impulssignal für jede Zeiteinheit durch einen Impulssignalprozessor des numerischen Steuerungssytems integriert wird, um ein Kopfhöhenbewegungssignal zu erhalten, das einer Kopfhöhensteuerungseinrichtung des numerischen Steuerungssystems zugeführt wird. Bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Z-Achsensteuerungseinrichtung mit einer oberen Grenzwerteinstelleinrichtung, einer unteren Grenzwert einstelleinrichtung, einer Richtungsunterscheidungsein richtung und einer Profilsteuerungsdistanzbereich einstelleinrichtung versehen. Speziell enthält der Impulssignalgenerator nach der vorliegenden Erfindung: a) einen Spannungs/Frequenz-Wandler zur Erzeugung eines Impulssignals mit einer Frequenz, die proportional der berechneten Spannungsdifferenz bei einer hohen Pro portionalitätskonstante ist und b) eine Zenerdiode zur Begrenzung der Frequenz, wenn die Differenzspannung einen vorbestimmten Wert innerhalb des steuerbaren Distanzbe reiches überschreitet, um eine Spannungs/Frequenz- Charakteristik vom Z-Typ zu erzielen, wie in Fig. 8 gezeigt. Als Folge davon ist es möglich, eine Profil steuerungseinrichtung zu schaffen, bei der Profilfehler bemerkenswert verringert werden kann.

Die Merkmale und Vorteile der Profilsteuerungs einrichtung für eine thermische Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Be zugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Aus führungsbeispiele näher erläutert, in denen überein stimmende Elemente mit jeweils gleichen Bezugszeichen durch die Figuren bezeichnet sind. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Laserschneidma schine, bei der die Profilsteuerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung eingesetzt ist;

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild eines numerischen Steuerungssystems und einer ersten Aus führungsform der Profilsteuerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3(a) ein Diagramm eines Signalverlaufs, das eine Differenzspannung zeigt, die man mit dem Diffe renzspannungsdetektor erhält;

Fig. 3(b) ein Signalverlaufsdiagramm eines lm pulssignals, das durch den Impulssignalgenerator spannungs/frequenz-gewandelt worden ist;

Fig. 4(a) und (b) Signalverläufe, die die zwei phasenverschobenen rechteckigen Impulssignal züge zeigen, die von einem Kodierer erzeugt werden, der in dem manuell einstellbaren Impulsgenerator ent halten ist;

Fig. 4(c) und (d) Signalverlaufdiagramme, die die zwei Impulse zeigen, die von dem manuell einstell baren Impulsgenerator erzeugt werden;

Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild eines numerischen Steuerungssystems und einer zweiten Aus führungsform der Profilsteuerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine detaillierte Schaltung des Verstärkers in Fig. 5;

Fig. 7 eine detaillierte Schaltung des Impuls reglers in Fig. 5;

Fig. 8 eine graphische Darstellung, die die Frequenz charakteristik des Impulssignals P 2, das vom Impulsreg ler erzeugt wird, in Bezug auf eine Distanz von dem Bezugswert zeigt, und

Fig. 9 eine Darstellung zur Erläuterung der ge genseitigen Positionsbeziehungen zwischen dem Arbeits kopf und dem Werkstück.

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden Ausführungsformen der Profilsteuerungseinrich tung nach der vorliegenden Erfindung unter Zugrundele gung des Falles beschrieben, daß die Steuerungseinrich tung mit einem numerischen Steuerungssystem für eine Laserschneidmaschine zusammengefaßt ist. Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Laserschneidmaschine und Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das das numerische Steuerungssytem und eine erste Ausführungsform der Profilsteuerungseinrichtung nach der vorliegenden Er findung in Kombination zeigt.

In einer Laserschneidmaschine 1 nach Fig. 1 wird ein Werkstück W beweglich auf einem festen X-Y-Tisch 3 geführt, auf welchem das Werkstück horizontal aufliegt und es wird durch thermische Energie von einem Laser strahl 5 abgeschmolzen.

Der Laserstrahl 5 wird von einem Laserstrahlengene rator 7 erzeugt und zu einem Arbeitskopf 13 mittels eines Intensitätsreglers 9 und eines Umlenkspiegels 11 geführt. Innerhalb des Arbeitskopfes 13 ist eine Kon densorlinse (nicht dargestellt) vorgesehen, mit der der Laserstrahl 5 auf eine Position in einer vorbe stimmten Distanz (z.B. 1,5 mm) unter der Unterseite des Kopfes 3 fokussiert werden kann, um das Werkstück W durch Schmelzen desselben zu zerschneiden.

Das Werkstück W wird von einer Klemmvorrichtung 15 festgehalten und auf dem X-Y-Tisch 3 horizontal hin- und hergeschoben, so daß eine Abschneidposition des Werkstücks W gerade unter den Kopf 13 mit Hilfe von Servomotoren gebracht wird, die die Bewegungen in der X- und der Y-Achse steuern. Weiterhin wird der Kopf 13 mit Hilfe eines Z-Achsen-Steuermotors auf und abbewegt.

Die Laserschneidmaschine 1 ist mit einem numeri schen Steuerungssystem 17 versehen und dieses Steuerungs system enthält einen Kodierknopf 19, der an einem Be dienfeld des manuell einstellbaren Impulsgenerators angeordnet ist.

Wie Fig. 2 zeigt, besteht das numerische Steuerungs system 17 aus einer zentralen Steuereinheit 33, einem Werkstück-(Klemmvorrichtungs)-Positionssteuerer 35, einem Kopfhöhensteuerer 37 und einem Impulssignal prozessor 39. Die zentrale Steuereinheit 33 enthält eine CPU, ein ROM, ein RAM usw. und gibt verschiede ne Befehlssignale zu jedem der obenerwähnten Steuerer in Übereinstimmung mit Steuerprogrammen, die in dem ROM gespeichert sind. Mit den verschiedenen Interfaces verbunden führt die zentrale Steuereinheit 33 die verschiedenen Steuerungen aus, die für die Schneid maschine notwendig sind. In Fig. 2 sei jedoch ange nommen, daß die zentrale Steuereinheit 33 nur einen Werkstück-Positionsbefehl S (X, Y) und einen Kopfhöhen befehl S (Z) abgibt. In Abhängigkeit von dem Posi tionsbefehl S (X, Y) bewegt der Klemmvorrichtungs positionssteuerer 35 die Klemmvorrichtung 15 in den X- und Y-Richtungen mit Hilfe von Treibern 41 und 43 und Servomotoren Mx und My hin und her, so daß das Werkstück W auf eine vorbestimmte Gestalt geschnitten werden kann. In Abhängigkeit von dem Höhensteuerbe fehl S(Z) bewegt der Kopfhöhensteuerer 37 den Kopf 13 auf und ab mittels eines Treibers 45 und eines Z- Achsen-Servomotors Mz, so daß eine Bezugshöhe Z _o re lativ zu dem festen Tisch 3 aufrechterhalten werden kann unter der Annahme, daß keine Verwerfung im Werk stück W existiert. Hier wird die Kopfhöhe Z _o ausge drückt als Z _o = L _o + t, wobei t die Werkstücksdicke angibt und L _o eine Distanz zwischen der Oberseite des flachen Werkstücks und dem Kopf 13 bezeichnet. Der Klemmvorrichtungs-Positionssteuerer 35 empfängt ein Befehlssignal S(X, Y) von der zentralen Steuereinheit 33, interpoliert jedes S (X) oder S(Y) der Signale unabhängig voneinander und gibt die interpolierten Signale an die X- und Y-Achsentreiber 41 bzw. 43 als Treiberbefehlssignale. Diese Treiber 41 und 43 be stehen jeweils aus einem Servoverstärker, so daß die zwei X- und Y-Achsensteuerservomotoren Mx und My in Abhängigkeit von den Treiberbefehlssignalen be trieben werden. Ein Kodierer E ist für jeden Servomo tor Mx oder My vorgesehen, um Positionsdaten zu jedem der Treiber 41 und 43 rückzuführen, so daß das Werk stück W (Klemmvorrichtung 15) auf eine X-Y-Sollposition mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit gesteuert wer den kann.

Der Kopfhöhensteuerer 37 empfängt ein Befehls signal S(Z) von der zentralen Steuereinheit 33 und gibt das Signal an den Z-Achsentreiber 45 als ein Treiberbefehlssignal.

In gleicher Weise besteht der Z-Achsentreiber 45 aus einem Servoverstärker, so daß ein Z-Achsensteuer servomotor Mz in Abhängigkeit von dem Treiberbefehls signal betrieben wird. Ein Kodierer E ist ebenfalls für den Servomotor Mz vorgesehen, Positionsdaten an den Treiber 45 rückzuführen. Wenn eine Profilsteuer operation beginnt, dann wird der Kopf 13 schnell in eine Position in kurzer Distanz oberhalb der Bezugshöhe Z_o abgesenkt und dann langsam auf die Bezugshöhe Z _o abgesenkt.

Mit dem Impulssignalprozessor 39 sind über einen Schalter 47 ein manuell einstellbarer Impulsgenerator 19 und ein Z-Achsensteuerer 30 gemäß der vorliegenden Erfindung wahlweise verbunden. Der Z-Achsensteuerer 30 enthält einen Impulssignalgenerator 32 und einen Differenzspannungsdetektor 28.

Außerdem ist ein Positionssensor S, beispielsweise ein optischer Sensor oder ein Wirbelstomsensor an dem Kopf 13 angebracht, wie Fig. 1 darstellt, um eine augenblickliche Distanz L zwischen dem Werkstück W und dem Kopf 13 in Form einer Spannung V zu ermitteln. Auf der Grundlage eines ermittelten Spannungssignals V(L) vom Positionssensor S und eines Höhensteuer signals S(Z) oder V _o(L _o) von der zentralen Steuerein heit 33 liefert der Differenzspannungsdetektor 28 eine Differenzspannung Δ e = V _o - V und gibt die Differenzspannung Δ e an den Impulssignalgenerator 32 in analoger Form ab, wo V _o eine Spannung repräsentiert, die für die Bezugsdistanz L _o kennzeichnend ist und V gibt eine Spannung an, die der augenblicklich ge messenen Distanz L entspricht.

Fig. 3(a) zeigt Kurvenverläufe als Beispiel für die Differenzspannung Δ e, wobei (+) angibt, daß V kleiner als V _o ist (die Distanz ist zu klein) und (-) angibt, daß V höher als V _o ist (die Distanz ist zu groß) und weiterhin gibt CD einen regelbaren Distanz bereich an.

Die Differenzspannung Δ e wird dem Impulsgenera tor 32 zugeführt, damit dieser ein Impulssignal P ₂ mit einer Frequenz erzeugt, die proportional der Spannung Δ e ist. Fig. 3(b) zeigt einen Signalver lauf als Beispiel für das Impulssignal, das mit Hilfe des Impulssignalgenerators 32 spannungs/frequenzgewan delt worden ist. Der Impulssignalgenerator 32 erzeugt ein positives Impulssignal P 2, wenn Δ e positiv ist (V < V _o) (zu kurz) und ein negatives Impulssignal P 2, wenn Δ e negativ ist (V < V) (zu lang). Das obige Im pulssignal P 2 kann durch Verwendung eines Integrators und eines Multivibrators in Kombination erzeugt wer den.

Es ist beispielsweise möglich, ein Impulssignal mit einer Periode von 400 µsec durch Eingabe der Diffe renzspannung Δ e in einen Integrator und Aktivieren eines Monoflop zu erzeugen, wenn der integrierte Wert einen vorbestimmten Pegel erreicht, während der Multi vibrator jede vorbestimmte kleine Zeiteinheit (z.B. 400 µs) rückgestellt wird. Weiterhin ist es auch mög lich, ein Impulssignal mit einer Periode länger als 300 µsec zu erzeugen, indem man einen Integrator für die Erzeugung eines Impulssignals verwendet, das eine Frequenz hat, die proportional der Differenzspan nung Δ e ist. Zusammen mit einem Frequenzbegrenzer, um zu verhindern, daß die Periode des Impulssignals unter 330 µs abfällt.

Andererseits, wie Fig. 4 zeigt, ist der manuell einstellbare Impulsgenerator 19 mit einem Kodierknopf versehen. Ein erstes Kodiersignal HA, wie in Fig. 4(a) gezeigt, wird erzeugt, wenn der Knopf in Vorwärts richtung gedreht wird, während ein zweites Kodier signal HB, wie in Fig. 4(b) gezeigt, erzeugt wird, wenn der Knopf in entgegengesetzter Richtung gedreht wird. Es besteht eine T/4-Phasendifferenz (T = Periode) zwischen den zwei Signalen H und HB. Der manuell ein stellbare Impulssignalgenerator 19 erzeugt ein Impuls signal P ₁ (+), wie in Fig. 4(c) gezeigt, wenn der Knopf in Vorwärtsrichtung gedreht wird, und ein Im pulssignal P ₁ (-), wie in Fig. 4(d) gezeigt,wenn der Knopf in Rückwärtsrichtung gedreht wird, indem die nachlaufende Flanke des Impulses HA oder HB ermittelt wird. Hier ist die Anzahl der Impulse P ₁ pro Zeitein heit proportional der Drehgeschwindigkeit des kodier ten Knopfes. Weiterhin ist ein Frequenzbegrenzer vor gesehen, um zu verhindern, daß die Impulsperiode unter 330 µs reduziert wird.

Der Impulssignalprozessor 39 empfängt selektiv ein Impulssignal P ₁ von dem manuell einstellbaren Im pulsgenerator 19 oder ein Impulssignal P ₂ von dem Im pulsgenerator 32. Der Prozessor 39 wandelt die Anzahl der Impulse in einen Distanzwert um (z.B. ein Impuls wird umgewandelt in ein µm, indem die Impulssignale, die für jede vorbestimmte Zeit Δ T (z.B. 10 msec) ein gegeben werden, integriert werden. Der gewandelte Korrekturwert wird dem Kopfhöhensteuerer 37 zugeführt, um die Bezugskopfhöhe L _o zu korrigieren.

Die Betriebsweise der Profilsteuerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird nachstehend näher erläutert. Wenn der Schalter 47 auf den manuell ein stellbaren Impulsgenerator 19 eingestellt ist, dann wird das numerische Steuerungssystem auf die manuelle Betriebsart eingestellt, weil die Schalterbewegung mit einem Betriebsartenwählschalter (nicht dargestellt) in der numerischen Steuerung verbunden ist. Wenn hier die Bedienperson den Kodierknopf des manuell einstell baren Impulsgenerators 19 dreht, dann gibt der Gene rator 19 ein positives oder ein negatives Impulssignal P ₁ ab, wie in den Fig. 4(c) und (d) dargestellt.

Der Impulssignalprozessor 39 integriert die er zeugten Impulse P ₁ für jede Einheitszeit Δ T, um einen Kopfhöhenbewegungsbefehl ± Δ Z zu bilden. Dieser Befehl wird dem Kopfhöhensteuerer 37 zugeführt.

Da das numerische Steuerungssystem gegenwärtig auf die manuelle Betriebsart eingestellt ist, wird kein Befehlssignal S(z) dem Kopfhöhensteuerer 37 zu geführt, so daß nur der Bewegungsbefehl ± Δ Z dem Z-Achsentreiber 33 so zugeführt wird, wie er ist.

In Abhängigkeit von diesem Befehlssignal treibt der Treiber 33 den Servomotor Mz auf eine Höhe, die dem Bewegungsbefehl ± Δ Z entspricht.

Wenn der Schalter 35 auf den Z-Achsensteuerer 30 A eingestellt ist, dann wird wegen der Verbindung der Schalterbewegung mit dem Betriebsartenwählschalter das numerische Steuerungssystem in die automatische Betriebsart eingestellt.

In dieser automatischen Betriebsart gibt die zen trale Steuereinheit 33 ein Höhenbefehlssignal S(Z) an den Kopfhöhensteuerer 37, so daß der Kopf 13 zunächst in eine Position Z _o-Δ Z _o abgesenkt wird, die etwas höher als die Bezugshöhe Z _o ist, und dann wird auf den Profilsteuerbetrieb umgeschaltet. Unter Betrieb durch die Profilsteuerung ermittelt der Sensor S eine augen blickliche Distanz L zwischen dem Kopf 13 und dem Werk stück W, so daß der Differenzspannungsdetektor 28 eine Differenzspannung Δ e abgibt, die einer Differenz zwi schen der Bezugsdistanz L _o und der augenblicklichen Distanz L entspricht.

Der Impulssignalgenerator 32 gibt ein Impulssignal P ₂ ab, wie in Fig. 3 (b) gezeigt. Der Impulssignalpro zessor 39 berechnet einen Korrekturwert ± Δ Z auf der Grundlage dieses Impulssignals P ₂ durch Integrieren der Anzahl der lmpulse P ₂ für jede Einheitszeit.

Wenn die Distanz L, die von dem Sensor S gemessen wird, kleiner als die Bezugsdistanz L _o ist, d.h. daß die Kopfposition zu niedrig ist, weil Δ e positiv ist und das Impulssignal P ₂ daher positiv ist, dann em pfängt der Kopfhöhensteuerer 37 ein positives Korrektur signal ± Δ Z und gibt ein Treiberbefehlssignal ab, um den Kopf 13 in Aufwärtsrichtung zu bewegen. Wenn die Distanz L größer als L _o ist, dann ist die Betriebs weise umgekehrt.

Der Z-Achsensteuerer 31 A, der Impulssignalprozessor 39 und der Kopfhöhensteuerer 37 arbeiten daher sämtlich auf das Ziel, den Korrekturwert ± Δ Z auf Null zu brin gen. Das heißt, der Kopf 13 wird auf- und abbewegt, so daß die Distanz L zwischen dem Kopf und dem Werkstück stets mit der Bezugsdistanz L _o übereinstimmt.

In der Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist es aufgrund der Tatsache, daß der Impulssignalpro zessor 39 sowohl für den manuell einstellbaren Impuls generator 19 als auch für den Z-Achsensteuerer 30 A verwendet werden kann, möglich, das numerische Steue rungssystem mit der Profilsteuereinrichtung auszurüsten. Dies bedeutet, wo das numerische Steuerungssystem den manuell einstellbaren Impulsgenerator 19 und den Im pulssignalprozessor 39 enthält, ist es möglich, die Profilierungsfunktion dem numerischen Steuerungssystem 17 hinzuzufügen, indem man zusätzlich den Sensor S oder 21 und den Z-Achsensteuerer 30 A installiert, ohne daß man dabei das numerische Steuerungssystem 17 verändert.

Da die Profilsteuerungseinrichtung 21 und 30 A nach der vorliegenden Erfindung der zentralen Steuereinheit 33 des numerischen Steuerungssystems 17 zugeordnet ist, ist es weiterhin möglich, den Kopf daran zu hindern, auf die Kante des Werkstücks aufzutreffen oder in eine Durchgangsbohrung einzutreten, indem man den Profil steuerungsbetrieb an diesen Positionen in Abhängigkeit von Befehlen unterbringt, die von dem numerischen Steue rungssystem zugeführt werden.

Da weiterhin die Bezugsdistanz L _o von der zentralen Steuereinheit 33 dem Z-Achsensteuerer 30 A zugeführt ist, ist es weiterhin auch möglich, die Bezugsspannung V _o, die dem Z-Achsensteuerer 30 A zugeführt wird, entspre chend der zu bearbeitenden Materialart einzustellen.

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Pro filsteuerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, bei der der Z-Achsensteuerer 30 B eine Verstärkerschal tung 29 und einen Impulssteuerkreis 31 enthält. Die Grundfunktionen des Z-Achsensteuerers 30 B sind die selben wie jene des Z-Achsensteuerers 30 A in Fig. 2. Bei dieser zweiten Ausführungsform werden jedoch Span nungen, die einer oberen Grenzdistanz, einer unteren Grenzdistanz und einem Distanzbereich entsprechen, zu sätzlich zu der Bezugsdistanz voreingestellt. Weiterhin enthält die Impulssteuereinheit 31 die Funktionen, die sonst der Differenzspannungsdetektor 28 übernimmt und die der Impulssignalgenerator 32 hat, die beide in Fig. 2 dargestellt sind.

Fig. 6 zeigt eine Schaltung der Verstärkerschal tung 29 zur Verstärkung der Ausgangsspannung e ₁ des Sensors 21. Die Verstärkerschaltung 29 enthält einen Verstärker 29 a, einen Gleichrichter 29 b, eine Glät tungsschaltung 29 c, einen LOG-Verstärker 29 d, einen weiteren Verstärker 29 e und einen Alarmausgangsver stärker 29 f.

Eine Sensorspannung e ₁ wird von dem Verstärker 29 a verstärkt, vom Gleichrichter 29 b gleichgerichtet und von der Glättungsschaltung 29 c geglättet. Der LOG-Verstärker 29 d korrigiert die Eingangsspannung von der Glättungsschaltung 29 c, so daß die Ausgangsspannung vom LOG-Verstärker 29 d im wesentlichen proportional der ermittelten Distanz L ist. Dies rührt daher, weil die Sensorspannung nicht proportional der Distanz L ist. Die korrigierte Spannung wird vom Verstärker 29 c verstärkt und über einen Anschluß T 2 als eine verstärkte Spannung e ₂ an die nachfolgende Stufe 31 abgegeben. Ein Alarm ALM wird von dem Alarmverstärker 29 f nur dann erzeugt, wenn eine abnorm hohe Spannung festgestellt worden ist.

Der Anschluß T 2 und der Ausgangsanschluß des Ver stärkers 29 a sind wahlweise mit einem Meßgerät 29 h über einen Schalter 29 g verbunden, um die verstärkte Spannung anzuzeigen, damit die Bedienperson die Sen sorempfindlichkeit einstellen kann.

Fig. 7 zeigt eine Impulssteuereinheit 31 zur Umwandlung einer Spannung e ₂, die vom Verstärker 29 abgegeben wird, in ein vorbestimmtes Impulssignal, das dem numerischen Steuerungssystem 17 zuzuführen ist. Damit die Spannung e ₂ einem numerischen Vielzweck steuerungssytem zugeführt werden kann, ist die Im pulssteuereinheit 31 von ein wenig komplizierter Art, sie ist nicht nur dazu da, die Spannung e ₂ einfach in das Impulssignal P 2 umzuwandeln.

Die Impulssteuereinheit 31 enthält einen Addier verstärker 31 a, einen Absolutwertverstärker 31 b, einen Richtungsdiskriminator 31 c, einen oberen Grenz wert-Voreinstellkomparator 31 d, einen unteren Grenz wert-Voreinstellgenerator 31 e, einen Spannungs/Frequenz wandler 31 f, der mit dem Absolutwertverstärker 31 b verbunden ist, und einen Profildistanzbereichvorein stellkomparator 31 g. Außerdem ist eine NAND-Schaltung 31 h mit den Ausgängen des Spannungs/Frequenz-Wandlers 31 f und dem Profildistanzbereich-Voreinstellkomparator 31 g verbunden. Ein Teiler 31 i ist mit dem Ausgang der NAND-Schaltung 31 h verbunden. Eine weitere NAND-Schal tung 31 j ist mit den Ausgängen des Teilers 31 i und des Richtungsdiskriminators 31 c verbunden.

Eine Bezugsspannung e _s zum Voreinstellen einer Bezugsprofildistanz wird über einen Eingangsanschluß T ₃ eingestellt. Wenn eine Profildistanz L _o zwischen dem Sensor 21 und dem Werkstück W beispielsweise 1,5 mm beträgt, wie in Fig. 5 gezeigt, dann ist diese Bezugs spannung e _s eine Sensorspannung (z.B. 2,5 V), die man erhält, wenn der Sensor 21 sich an dieser Position L _o = 1,5 mm entfernt vom Werkstück W befindet. Diese Spannung e _s wird von dem numerischen Steuerungssystem vorgegeben.

Eine Spannung e _u entsprechend einer oberen Grenzdistanz und eine Spannung e _l entsprechend einer unteren Grenzdistanz im Profilsteuerungsbetrieb werden beide über die Eingangsanschlüsse T 4 bzw. T 5 vorein gestellt. Diese zwei Werte sind ± 1 mm, um ein Bei spiel zu nennen, in Bezug auf die Bezugsdistanz L _o.

Eine Spannung e _f zum Bestimmen eines Profildistanz bereichs wird über den Eingangsanschluß T 6 eingestellt. Dieser Wert ist beispielsweise ± 1 mm. Bei dieser Ausführungsform wird beispielsweise ein positiver Spannungswert e _f entsprechend einem Absolutwert von 1 mm eingestellt.

Der Addierverstärker 31 a empfängt eine Sensor spannung e ₂ und eine Bezugsspannung e _s über die Ein gangsanschlüsse T 2 und T 3 und liefert eine Differenz Δ e = e _s-e ₂ zwischen diesen beiden zugeführten Span nungen.

Der Absolutwertverstärker 31 b verstärkt den Ab solutwert der Differenzspannung Δ e und gibt die ver stärkte Absolutdifferenzspannung an den Spannungs/ Frequenzwandler 31 f und an den Profildistanzbereich- Voreinstellkomparator 31 g.

Der Spannungs/Frequenz-Wandler 31 f erzeugt ein Impulssignal mit einer Frequenz, die proportional der Differenzspannung Δ e ist, und gibt das Impulssignal an die die NAND-Schaltung 31 h ab. Obgleich nicht dar gestellt, ist eine Zenerdiode zur Begrenzung der Diffe renzspannungsbreite, bestimmt durch eine Regeldistanz (ungefähr ± 200 µm) in diesem Spannungs/Frequenz- Wandler 31 f angeordnet, und außerdem ist ein Begrenzer zur Begrenzung der Differenzspannung darin vorge sehen. Durch diese Bauelemente wird die Empfindlich keit des Spannungs/Frequenz-Wandlers 31 f verbessert, so daß er ein Hochfrequenz-Impulssignal in Abhängig keit von einer niedrigen Differenzspannung abgibt, während er die Differenzspannung begrenzt.

Ein Eingangsanschluß des Distanzbereichs-Vorein stellkomparators 31 g ist mit dem Eingangsanschluß T 6 verbunden. Wenn daher der Ausgang des Absolutverstär kers 31 b innerhalb des Distanzbereiches e _f beim Profil verfolgungsbetrieb liegt, dann gibt der Komparator 31 g ein "1"-Pegelsignal ab. Wenn der Ausgang des Absolut verstärkers 31 b die Spannung e _f übersteigt, dann gibt der Komparator 31 g ein "0"-Pegelsignal ab. Die NAND- Schaltung 31 h gibt daher ein Impulssignal mit einer vorbestimmten Frequenz an den Teiler 31 i nur dann ab, wenn die Ausgangsspannung des Absolutwertverstärkers 31 b innerhalb der Spannung e _f liegt, die den Profil distanzbereich (± 1 mm) bestimmt.

Der Richtungsdiskriminator 31 c ermittelt das positive oder negative Vorzeichen der Spannung Δ e, die vom Verstärker 31 a abgegeben wird und führt das ermittelte Vorzeichensignal dem einen Eingangsan schluß der NAND-Schaltung 31 j zu, während ein Aus gangsimpulssignal vom Teiler 31 i dem anderen Ein gangsanschluß der NAND-Schaltung 31 j zugeführt wird. Die NAND-Schaltung 31 j addiert daher ein positives oder negatives Vorzeichen zu dem Impulssignal, das von dem Teiler 31 i zugeführt wird, auf der Grundlage des positiven oder negativen Vorzeichens, das von dem Richtungsdiskriminator 31 c zugeführt wird.

Fig. 8 zeigt die Frequenzcharakteristik des Im pulssignals P ₂, das von der NAND-Schaltung 31 j abge geben wird. Wie dargestellt, steigt die Frequenz des lmpulssignals P ₂, die über den Anschluß T 7 abgegeben wird, mit einem scharfen Gradienten von der Bezugs spannung e _s an (beim Nullpunkt), proportional zu der ermittelten Spannung e ₂, die die Distanz Δ L = L _o-L. Weiterhin liegt das Impulssignal P 2 außerhalb eines Distanzbereiches CD entsprechend der beschränkten Spannung des Spannungsfrequenzwandlers 31 f und weiter hin symmetrisch in Bezug auf den Ursprung (d.h. dem Nullprofilpunkt). Numerisch entspricht der regelbare Distanzbereich CD (± 200 µm) einer Frequenzänderung von ± n kHz (n:1 und 3). Die gestrichelte Linie in Fig. 8 gibt weiterhin die Charakteristik des gewöhn lichen Spannungsfrequenzwandlers mit einem relativ niedrigen Frequenzgradienten in Bezug auf die Spannung an.

Das Z-Achsen-Servosystem hat eine vorbestimmte Schleifenverstärkung, während die X- und Y-Achsen- Servosyteme ein Werkstück einer X- und Y-Ebene mit einer Geschwindigkeit in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Programm hin- und herbewegen. Der Pro filfehler E in Z-Achsen-Richtung kann daher aus gedrückt werden als

E = (V _F/G _s) Tan R

wobei V _F eine Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstücks oder des Arbeitskopfes in der X-Y-Ebene, G _S die Schleifenverstärkung des Z-Achsen-Servosystems und R den Profilwinkel oder die Neigung des Werkstücks (siehe Fig. 9) angibt. Der Fehler E wächst daher pro portional zu tan R, wenn G _S auf einen vorbestimmten Wert in Bezug auf die Werkstückgeschwindigkeit V _F eingestellt wird. Wenn andererseits tan R konstant ist, dann ist es möglich, den Fehler E durch Steige rung der Schleifenverstärkung G _S zu reduzieren.

Um den obenbeschriebenen Profilfehler E zu ver mindern und um den Kopf auf einen Sollprofilpunkt mit hoher Geschwindigkeit hinzuführen, ist es vorteilhaft, wenn die Spannungs/Frequenz-Umwandlungscharakteristik entsprechend der Schleifenverstärkung G _S nicht linear sein kann, wie in Fig. 8 dargestellt ist. Das heißt, die Rückkopplungsschleifenverstärkung G _S wird nahe dem Sollprofilpunkt scharf gesteigert und außerhalb eines vorbestimmten Bereiches gesättigt. Die gesättigte Frequenz ist die Maximalfrequenz, bei der das nume risch gesteuerte System anspricht und betriebsfähig ist.

Das Merkmal der zweiten Ausführungsform liegt darin, die Umwandlungscharakteristik des Spannungs/Frequenz- Wandlers in die sogenannte Z-Art zu bringen, wie in Fig. 8 dargestellt ist.

Nochmal auf Fig. 7 bezugnehmend, der obere Grenz wertkomparator 31 d vergleicht die Spannung Δ e mit der Spannung e _u und gibt ein Hochpegelsignal über den Anschluß T 8 ab, wenn die Distanz zwischen dem Kopf 13 und dem Werkstück W jenseits des oberen Grenzwerts liegt. Auf gleiche Weise vergleicht der untere Grenz wertkomparator 31 e die Spannung Δ e mit der Spannung e ₁ und gibt ein Hochpegelsignal über den Anschluß T 9 ab, wenn die Distanz zwischen Kopf und Werkstück unter halb des unteren Grenzwerts liegt.

Fig. 9 zeigt ein Beispiel, wo sich der Kopf 13 über dem Werkstück W nach rechts bewegt, während eine Distanz von 1,5 mm zum Werkstück W eingehalten wird. Bei diesem Beispiel ist das Werkstück W mit einer Durchgangsbohrung 49 und einem konvexen Abschnitt 51 versehen.

Bei der Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist es wegen der ausreichend hoch eingestellten Frequenz des von der Impulssteuereinheit 31 abgegebenen Impuls signals P 2 möglich, die Verzögerung, hervorgerufen durch die Neigung R, des Rückkopplungsimpulssignals, das dem Impulssignalprozessor 39 zuzuführen ist, zu vermindern.

Weiterhin ermittelt der Sensor 21 die Tischposition unter der Durchgangsbohrung 49 im Werkstück W, weil der untere Grenzwertkomparator 31 e vorhanden ist. Die Einrichtung gibt ein Signal ab, das für die Ermittlung der unteren Grenzdistanz kennzeichnend ist. Dieses wird über den Anschluß T 9 dem numerischen Steuerungssystem 17 zugeführt. Das numerische Steuerungssystem steuert daher den Kopf 13 derart, daß der Kopf über die Bohrung 49 hinweggeht, ohne die Kopfhöhe einzustellen oder eine Profilsteuerfunktion auszuführen.

Wenn der Kopf 13 weiterhin das Ende des Werkstücks W erreicht, wie am äußersten rechten Ende in Fig. 9 dargestellt, dann gibt auf gleiche Weise die Einrich tung ein Signal ab, das die Ermittlung der unteren Grenzdistanz anzeigt. Dieses gelangt über den An schluß T 9 zum numerischen Steuerungssystem 17. In diesem Falle ist es auch möglich, den Steuerbetrieb des numerischen Steuersystems notfalls zu unterbrechen, weil es möglich ist, sofort zu ermitteln, ob der Kopf ein Loch oder einen Rand erreicht hat. Dies wird auf der Grundlage der Werkstücksaußenabmessungs daten und der Bearbeitungspositionsdaten ermittelt, wenn immer die untere Grenzdistanz festgestellt worden ist.

Claims

1. Profilsteuereinrichtung für eine thermische Werkzeugmaschine, die mit einem numerischen Steuerungs system ausgerüstet ist, um eine Bezugsarbeitshöhe über einem flachen Werkstück auf der Grundlage eines Bezugs kopfhöhenbefehls zu bestimmen, enthaltend:

a) eine Sensoreinrichtung (S) zum Ermitteln der augenblicklichen Distanz zwischen dem Kopf (13) und einem unebenen Werkstück (W); und
b) eine Z-Achsensteuerungseinrichtung (30) zum Erzeugen eines Impulssignals, das für die Differenz zwischen einer Bezugskopfhöhe (L _o) und der herrschen den Distanz (L) zwischen dem Kopf (13) und dem unebenen Werkstück (W) repräsentativ ist und um das Impulssignal an das numerische Steuerungssystem (17) abzugeben, um die Bezugskopfhöhe (L _o) vom Werkstück (W) zu korrigie ren.

2. Profilsteuerungseinrichtung einer thermischen Werkzeugmaschine zum automatischen Aufrechterhalten einer Distanz zwischen einem Arbeitskopf (13) und einem unebenen Werkstück (W) auf einer konstanten Be zugsdistanz (L _o), enthaltend:

a) ein numerisches Steuerungssystem (17) mit einer zentralen Steuereinheit (33), einem manuell ein stellbaren Impulsgenerator (19), einem Impulssignal prozessor (39), einem Kopfhöhensteuerer (37) und einem Servosystem, um eine manuell einstellbare Ar beitskopfhöhe gegenüber dem Werkstück in Abhängigkeit von einem manuell einstellbaren Impulssignal zu be stimmen, das von dem manuell einstellbaren Impuls generator (19) in der manuellen Betriebsart erzeugt wird, und eine Bezugsarbeitskopfhöhe (L _o) vom Werk stück (W) in Abhängigkeit eines Bezugskopfhöhen- Befehlssignals zu bestimmen, das von der zentralen Steuereinheit (33) in der automatischen Betriebsart erzeugt wird;
b) eine Sensoreinrichtung (S) zum Ermitteln der augenblicklichen Distanz zwischen dem Kopf (13) und dem Werkstück (W) und
c) eine Z-Achsen-Steuerungseinrichtung (30) zum Erzeugen eines Impulssignals, das eine Frequenz hat, die proportional einer Differenzspannung (Δ e) zwischen der Bezugskopfhöhe (L _o), bestimmt durch die zentrale Steuereinheit (33) und der augenblicklichen Distanz (L) ermittelt durch die Sensoreinrichtung (S) proportional ist, um das Impulssignal dem Signal prozesor (39) des numerischen Steuerungssystems (17) zuzuführen, um die Bezugskopfhöhe (L _o) so zu korrigie ren, daß die herrschende Distanz zwischen dem Kopf (13) und dem unebenen Werkstück (W) automatisch auf die konstante Bezugsdistanz geregelt wird, wobei das Impulssignal durch den Impulssignalprozessor (39) integriert wird, um einen Kopfbewegungsdistanzbefehl zu erhalten, wobei der integrierte Kopfbewegungsdistanz befehl zu der Bezugsarbeitskopfhöhe von dem Kopfhöhen steuerer (37) hinzuaddiert wird, um das Servosystem (35, Mz) zu betreiben.

3. Profilsteuerungseinrichtung einer thermischen Werkzeugmaschine zur automatischen Aufrechterhaltung einer Distanz zwischen einem Arbeitskopf (13) und einem unebenen Werkstück (W) auf einer konstanten Distanz, enthaltend:

a) einen manuell einstellbaren Impulsgenerator (19) mit einen Kodierer zum Erzeugen eines manuellen Impulssignales mit einer Frequenz, die proportional einer Drehgeschwindigkeit des Kodierers ist und mit einem Vorzeichen, das für die Drehrichtung des Kodie rers repräsentativ ist;
b) ein numerisches Steuerungssystem (17), ent haltend:
- 1) eine zentrale Steuereinheit (33) zur Erzeu gung eines Bezugskopfhöhenbefehlssignals, das für eine Bezugsdistanz zwischen dem Kopf (13) und einem flachen Werkstück (W) kennzeichnend ist,
- 2) einen Impulssignalprozessor (39) zum Erzeu gen eines Kopfbewegungsdistanzbefehls durch Integrie ren der Anzahl der Impulse, die von dem manuell ein stellbaren Impulsgenerator (19) erzeugt werden; und
- 3) einen Kopfhöhensteuerer (37) zum Erzeugen eines Antriebssignals in Abhängigkeit von dem Bezugs kopfhöhenbefehlssignal, das von der zentralen Steuer einheit (33) im automatischen Betrieb erzeugt wird und in Abhängigkeit vom Impulssignal, das von dem manuell einstellbaren Impulsgenerator (19) in der manuellen Betriebsart erzeugt wird;
c) ein Z-Achsen-Servosystem (45, Mz) mit einem Servomotortreiber (45), einem Servomotor (Mz) und einem Kodierer zum automatischen Steuern der Distanz zwischen dem Kopf (13) und dem Werkstück (W) auf der Grundlage des Treibersignals, das von dem Kopf höhensteuerer (37) erzeugt wird;
d) eine Sensoreinrichtung (S) zum Ermitteln einer augenblicklichen Distanz zwischen dem Kopf (13) und dem unebenen Werkstück (W); und
e) eine Z-Achsensteuerungseinrichtung (30) zum Erzeugen eines Impulssignals, das eine Frequenz hat, die proportional einer Spannung ist, die für eine Differenz zwischen dem Bezugskopfhöhenbefehls signal von der zentralen Steuereinheit (33) und dem herrschenden Distanzsignal, das von der Detektorein richtung (S) ermittelt worden ist, proportional ist und diese dem Impulsprozessor (39) des numerischen Steuerungssystems (17) anstelle des manuellen Impuls signals in der automatischen Betriebsart zuzuführen.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, bei der der Z-Achsensteuerer (30) enthält:

a) einen Differenzspannungsdetektor (28) zum Errechnen einer Differenz zwischen der Bezugs distanz und der herrschenden Distanz als Spannungs pegel; und
b) einen Impulssignalgenerator (32) zum Er zeugen eines Impulssignals (P ₂), das eine Frequenz hat, die proportional der errechneten Spannungs differenz (Δ e) ist, wobei das erzeugte Impulssignal (P ₂) für jede Zeiteinheit durch den Impulssignalpro zessor (39) des numerischen Steuerungssystems (17) integriert wird, um ein Kopfhöhenbewegungssignal zu erhalten, das dem Kopfhöhensteuerer (37) zugeführt wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, bei der der Impulssignalgenerator (32) enthält:

a) einen Spannungs/Frequenz-Wandler (31 f) zum Erzeugen eines Impulssignals mit einer Frequenz, die der errechneten Differenzspannung mit einer hohen Proportionalitätskonstanten proportional ist; und
b) eine Zener-Diode zum Begrenzen der Fre quenz, wenn die Differenzspannung einen vorgegebenen Wert überschreitet, innerhalb dem der regelbare Distanzbereich liegt, um die in Fig. 8 dargestellte Spannungs/Frequenz-Charakteristik Z-förmiger Gestalt zu erhalten.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, bei der der Impulssignalgenerator weiterhin enthält eine obere Grenzwert-Voreinstelleinrichtung zum Erzeugen eines oberen Grenzwertsignals für das numerische Steue rungssystem, um den Profilsteuerbetrieb zu unter brechen, wenn die errechnete Differenzspannung jen seits des vorbestimmten Wertes liegt.

7. Einrichtung nach Anspruch 4, bei der der Impulssignalgenerator weiterhin eine untere Grenz wert-Voreinstelleinrichtung enthält, um ein unteres Grenzwertsignal für das numerische Steuerungssystem (17) zu erzeugen, um den Profilsteuerbetrieb zu unterbrechen, wenn die berechnete Differenzspannung unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt.

8. Einrichtung nach Anspruch 4, bei der der Impulssignalgenerator weiterhin eine Richtungs unterscheidungseinrichtung (31 c) zur Ermittlung positiver und negativer Vorzeichen der errechneten Differenzspannung aufweist.

9. Einrichtung nach Anspruch 4, bei der der Impulssignalgenerator weiterhin eine Profilsteuer distanzbereichs-Voreinstelleinrichtung (31 g) auf weist, um es zu ermöglichen, daß das Impulssignal an den Impulssignalprozessor nur dann ausgegeben wird, wenn berechnete Differenzspannung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt.

10. Einrichtung nach Anspruch 4, bei der der Impulssignalgenerator weiterhin einen Verstärker enthält, der einen Alarmgenerator zum Erzeugen eines Alarms aufweist, wenn die ermittelte Differenz spannung einen vorbestimmten Pegel überschreitet.