DE3639608C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung für einen Arbeitskopf einer thermischen Werkzeugmaschine, ins­ besondere einer Laserstrahlschneidmaschine, mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung eines Abstandes zwischen dem Arbeitskopf und einer Werkstückoberfläche und Steuer­ gliedern zur Beeinflussung des Abstandes des Arbeitskopfes von dem Werkstück.

Eine derartige Steuerungseinrichtung ist aus der DE-OS 26 41 851 bekannt. Zur Konstanthaltung des Abstandes des Schneidbrenners vom Werkstück bei einer Brennschneidmaschi­ ne ist hierbei eine kapazitive Sensoreinrichtung vorge­ sehen, deren Ausgänge mit veränderlichen Widerständen einer Brückenschaltung verbunden sind, um in Verbindung mit einem Spannungsteiler ein Korrektursignal für eine gleichmäßige Höhensteuerung des Schneidbrenners über dem Werkstück vor­ zunehmen.

Aus der DE-OS 27 06 232 ist ein Verfahren zur Abstandsre­ gelung eines Plasmabrenners einer Brennschneidemaschine von der Oberfläche eines Werkstückes bekannt, wobei das elektrische Potential des Plasma-Schneidstrahles ermittelt, mit einem Sollwert verglichen und eine ermittelte Regel­ abweichung einer motorischen Stelleinrichtung zur Abstands­ korrektur zugeführt wird.

Moderne Fertigungssysteme erfordern eine Flexibilisierung dieser Einrichtungen bezüglich eines programmierten, auto­ matischen Betriebes in Verbindung mit manuellen Eingriffs­ möglichkeiten in die Steuerung.

In thermischen Werkzeugmaschinen, wie beispielsweise Laser- oder Gasschneidmaschinen, wird ein flaches Werk­ stück, das auf einem Tisch liegt, mittels eines Arbeits­ kopfes geschnitten, der in einer vorbestimmten Höhe über das Werkstück geführt wird. Da auch ein flaches Werkstück im allgemeinen unvermeidlich Verwerfungen aufweist, be­ darf es einer Profilsteuereinrichtung, um den Arbeits­ kopf in einem vorbestimmten Abstand über die Oberfläche des nicht ideal ebenen Werkstückes zu führen. Dies ist wünschenswert, da beim Laserstrahlschneiden der Laser­ strahl stets auf die Mitte der Werkstückes in Bezug auf dessen Dicke fokussiert sein sollte.

Eine solche Profilsteuereinrichtung ist herkömmlicherweise unabhängig von einem numerisch gesteuerten System ange­ ordnet, das die Werkstückpositionen und die Arbeitskopf­ position steuert. Bei der herkömmlichen Profilsteuerein­ richtung wird der Arbeitskopf so gesteuert, daß er in einer bestimmten, konstanten Distanz über dem Verwerfungen aufweisenden, d. h. nicht-flachen Werkstück gehalten wird, und zwar in Abhängigkeit von einem analogen Sensorsignal, das die momentane Distanz zwischen dem Arbeitskopf und dem Werkstück angibt.

Bei thermischen Werkzeugmaschinen, die mit einem numerisch gesteuerten System versehen sind, ist auch bereits vor­ geschlagen worden, einen einstellbaren Impulsgenerator zum manuellen Bewegen des Arbeitskopfes um eine gewünschte Distanz längs des Z-Achse zu verwenden. Ein innerhalb des numerisch gesteuerten Systems vorgesehener Impulssignal­ prozessor bewegt den Arbeitskopf längs der Z-Achse in Ab­ hängigkeit von einem Impulssignal, das von dem einstell­ baren Impulsgenerator erzeugt wird, in Übereinstimmung mit der Drehgeschwindigkeit eines Einstellorganes, das dem manuell einstellbaren Impulsgenerator angehört.

Derartige, herkömmliche thermische Werkzeugmaschinen weisen einen verhältnismäßig komplizierten und daher kostenin­ tensiven Antriebsmechanismus für den Arbeitskopf auf, da die Profilsteuereinrichtung unabhängig von dem numerisch gesteuerten System vorgesehen ist und der Arbeitskopf da­ her sowohl von dem numerisch gesteuerten System als auch von der Profilsteuereinrichtung unabhängig angesteuert wird. Bei der Nachrüstung von thermischen Werkzeugmaschinen, die ein numerisches Steuersystem aufweisen, mit einer Profil­ steuereinrichtung muß unvermeidlich das numerische Steuer­ system verändert werden, so daß eine derartige Nachrüs­ tung nur mit einem sehr großen Aufwand an Zeit und Kosten ausgeführt werden kann.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Schwierigkeiten, so daß eine herkömmliche thermische Werkzeugmaschine mit einer Steuerungseinrichtung für die Profilsteuerung eines Arbeitskopfes versehen werden kann, ohne daß hierbei wesent­ liche Veränderungen an dem vorhandenen, internen Steue­ rungssystem bzw. dem Antriebsmechanismus des Arbeitskopfes erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungs­ einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der der Abstand zwischen dem Arbeitskopf und der Werkstückober­ fläche mit großer Genauigkeit konstant gehalten werden kann und die bei hohem Steuerkomfort eine einfache Nachrüstung bereits vorhandener thermischer Werkzeugmaschinen zum Zwecke einer Betriebsweise ermöglicht, bei der auch bei unebenen Werkstückoberflächen der Abstand zwischen Arbeitskopf und Werkstückoberfläche automatisch konstant gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine NC-Steuerungseinrichtung mit einem Impulssignalprozessor, der einem Kopfhöhensteuerer Signale zuführt, vorgesehen ist und der Impulssignalprozessor über eine Umschaltein­ richtung wahlweise mit einem manuell einstellbaren Impuls­ signalgenerator oder einem Impulsgeber einer Z-Achsen Steuerungseinrichtung verbindbar ist. Vorteilhafte Ausge­ staltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unter­ ansprüchen dargelegt.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung be­ steht darin, daß eine Steuerungseinrichtung geschaffen wird, durch die es möglich ist, einen im Rahmen eines numeri­ schen Steuerungssystems vorgesehenen Impulssignalprozessor sowohl in Verbindung mit einem manuell steuerbaren Impuls­ signalgenerator als auch in Verbindung mit einem selbst­ tätig angeregten Impulserzeuger einer automatisch arbeiten­ den Z-Achsen-Steuerungseinrichtung anzusteuern, so daß eine komplexe, flexible Steuerungseinrichtung geschaffen werden kann bzw. in einfacher Weise die Nachrüstung bereits vor­ handener Steuerungssysteme möglich ist.

Die NC-Steuerungseinrichtung dient zur Bestimmung einer Ar­ beitskopfhöhe über dem Werkstück in Abhängigkeit von einem manuell vorgebbaren Impulssignal, das durch einen manuell einstellbaren Impulssignalgenerator während einer manuellen Betriebsart der Steuerungseinrichtung erzeugt wird sowie einer Referenzhöhe des Arbeitskopfes über dem Werkstück in Abhängigkeit von einem Referenzhöhensteuersignal für den Arbeitskopf, das von einer Zentraleinheit der NC-Steuerungs­ einrichtung in einer automatischen Betriebsart erzeugt wird. Zur Bestimmung des momentanen Abstandes zwischen dem Ar­ beitskopf und dem Werkstück wird vorzugsweise eine Sensor­ einrichtung verwendet.

Die Z-Achsen-Steuerungseinrichtung erzeugt vorzugsweise ein Impulssignal, dessen Frequenz proportional zu einer Differenzspannung zwischen einem die Referenzhöhe des Arbeitskopfes repräsentierenden Spannungssignal, be­ stimmt durch die zentrale Steuereinheit und einem die momentane Arbeitskopfhöhe repräsentierenden Spannungs­ signal, ermittelt durch die Sensoreinrichtung ist, wo­ bei dieses Impulssignal den Impulssignalprozessor der NC-Steuerungseinrichtung gelegt wird, um die Referenzhöhe des Arbeitskopfes so zu korrigieren, daß die augenblick­ liche Höhe des Arbeitskopfes über dem Unebenheiten auf­ weisenden Werkstück automatisch auf die konstante Re­ ferenzhöhe abgestimmt wird.

Vorzugsweise enthält die Z-Achsen-Steuerungseinrichtung einen Differenzspannungsdetektor zum Errechnen einer Differenz zwischen der Referenzhöhe und der Momentanhöhe, die jeweils durch eine Spannung repräsentiert werden sowie einen Impulssignalgenerator bzw. Impulsgeber zum Erzeugen eines Impulssignales, das eine Frequenz hat, die proportional zu der berechneten Differenzspannung ist, wobei das erzeugte Impulssignal für jede Zeiteinheit durch den Impulssignalprozessor der NC-Steuerungseinrichtung inte­ griert wird, um ein Steuersignal für den Arbeitskopf zu erhalten, das dem Kopfhöhensteuerer der Steuerungseinrich­ tung zugeführt wird.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung ist die Z-Achsen-Steuerungseinrichtung mit Grenz­ werteinstelleinrichtungen für einen oberen und unteren Grenzwert, einer Richtungsdiskriminatoreinrichtung sowie einer Bereichseinstelleinrichtung für die Profilsteuerung des Arbeitskopfes versehen. Vorzugsweise enthält der Impulsgeber bzw. Impulssignalgenerator der Z-Achsen-Steue­ rungseinrichtung einen Spannungs/Frequenz-Wandler zur Erzeugung eines Impulssignales mit einer Frequenz, die der berechneten Spannungsdifferenz mit hoher Proportiona­ litätskonstante proportional ist sowie eine Zenerdiode zur Frequenzbegrenzung, wenn die Differenzspannung einen vorbestimmten Wert innerhalb des steuerbaren Höhendiffe­ renzbereiches überschreitet.

Die Steuerungseinrichtung beinhaltet somit die Ausrüs­ tung der NC-Steuerungseinrichtung mit einer Profilsteuerungs­ funktion, indem zusätzlich die Z-Achsen-Steuerungseinrich­ tung, vorzugsweise unter Einbeziehung weiterer Sensoren der NC-Steuerungseinrichtung angegliedert wird. Auf diese Weise kann der Impulssignalprozessor der NC-Steuerungsein­ richtung selektiv gemeinsam für den manuell einstellbaren Impulssignalgenerator sowie für die automatische Z-Achsen- Steuerungseinrichtung zur Profilsteuerung verwendet werden. Auf diese Weise kann eine Profilsteuerung erreicht werden, bei der Profilfehler in äußerstem Maße verringert sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs­ beispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Laserstrahlschneid­ maschine mit einer Steuerungseinrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Steuerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung mit einer NC- Steuerungseinrichtung, mit einem manuellen Impulssignal­ generator und einer Z-Achsen-Steuerungseinrich­ tung,

Fig. 3(a) ein Diagramm eines Signalverlaufes einer Diffe­ renzspannung, erhalten durch einen Differenz­ spannungsdetektor der Z-Achsen-Steuerungsein­ richtung,

Fig. 3 (b) ein Signaldiagramm eines Impulssignales, das durch einen Impulsgeber bzw. Impuls­ signalgenerator der Z-Achsen-Steuerungs­ einrichtung Spannungs/Frequenz-gewandelt wurde,

Fig. 4 (a) und (b) Signalverläufe, die die beiden phasenver­ schobenen Rechteckimpulssignale zeigen, die von einem Kodierer erzeugt werden, der in einem manuell einstellbaren Impulssignalge­ nerator vorgesehen ist,

Fig. 4 (c) und (d) Signalverlaufsdiagramme dreier Impulse, die von dem manuell einstellbaren Impulsspannungs­ generator erzeugt werden,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Steuerungseinrich­ tung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, mit einer NC-Steuerungseinrich­ tung, einer Z-Achsen-Steuerungseinrichtung und einem manuell einstellbaren Impulsgene­ rator,

Fig. 6 ein Schaltbild eines Verstärkers nach Fig. 5,

Fig. 7 ein Schaltbild einer Impulssteuerungsein­ heit nach Fig. 5,

Fig. 8 eine Darstellung einer Frequenzcharakteristik eines Impulssignales P 2 in Abhängigkeit von der Höhe des Arbeitskopfes in bezug auf eine Referenzhöhe des Arbeitskopfes, und

Fig. 9 eine Darstellung zur Erläuterung der relati­ ven Lage zwischen Arbeitskopf und Werkstück.

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden nachstehend Ausführungsbeispiele einer Steuerungseinrich­ tung für einen Arbeitskopf einer Laserstrahlschneidma­ schine erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer solchen Laserstrahl­ schneidmaschine und Fig. 2 ein Blockschaltbild der Steuerungseinrichtung, deren Hauptkomponenten eine NC- Steuerungseinrichtung, ein manuell betätigbarer Impulssignal­ generator sowie eine Z-Achsen-Steuerungseinrichtung für die Profilateuerung sind.

In einer Laserstrahlschneidmaschine 1 nach Fig. 1 wird ein Werkstück W beweglich auf einem festen X-Y-Tisch 3 ge­ führt, auf welchem das Werkstück horizontal aufliegt und es wird durch thermische Energie von einem Laserstrahl 5 durchtrennt.

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) unterhalb des Arbeits­ kopfes 3 fokussiert werden kann, um das Werkstück W durch Schmelzen desselben zu zerschneiden.

Das Werkstück W wird von einer Klemmvorrichtung 15 gespannt und entlang des X-Y-Tisches 3 horizontal mit Hilfe von Servomotoren, die die Bewegungen in der X- und Y-Achse steuern, hin- und hergeschoben, so daß eine Trennposition des Werkstücks W gerade unter dem Arbeitskopf einge­ nommen wird. Weiterhin wird der Kopf 13 mit Hilfe eines Z- Achsen-Steuermotors auf- und abbewegt.

Die Laserstrahlschneidmaschine 1 ist mit einer NC- Steuerungseinrichtung, nachstehend mit Steuersystem 17 bezeich­ net, versehen. Ein Kodierknopf 19 ist an einem Bedien­ feld eines manuell einstellbaren Impulssignalgenerators angeordnet.

Wie Fig. 2 zeigt, besteht das numerische Steuerungs­ system 17 aus einer zentralen Steuereinheit 33, einem Werkstück-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 Werkstück- Positionssteuerer 35 die Klemmvorrichtung 15 in den X- und Y-Richtungen mit Hilfe von Treibern 41 und 43 und Servomotoren M x und M y 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 Arbeitskopf 13 auf und ab mittels eines Treibers 45 und eines Z- Achsen-Servomotors M z, so daß eine Bezugshöhe Z₀ 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 Z₀ ausge­ drückt als Z₀ = L₀ + t, wobei t die Werkstücksdicke angibt und L₀ eine Distanz zwischen der Oberseite des flachen Werkstücks und dem Kopf 13 bezeichnet. Der Werkstück-Positionssteuerer 35 empfängt ein Befehlssignal S (X, Y) von der zentralen Steuereinheit 33, interpoliert jedes S (X) oder S (Y)-Signal unabhängig voneinander und gibt die interpolierten Signale als Treiberbefehlssignale an die X- und Y- Achsen-Treiber 41 bzw. 43. Diese Treiber 41 und 43 bestehen jeweils aus einem Servoverstärker, so daß die zwei Steuerservomotoren Mx und My für die X- und Y-Achsen 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-Achsen-Treiber 45 als ein Treiberbefehlssignal.

In gleicher Weise besteht der Z-Achsen-Treiber 45 aus einem Servoverstärker, so daß ein Steuerservomotor Mz für die Z-Achse 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 Profil- oder Höhen­ operation beginnt, wird der Arbeitskopf 13 schnell in eine Position in kurzer Distanz oberhalb der Bezugshöhe Z₀ abgesenkt und dann langsam auf die Bezugshöhe Z₀ abgesenkt.

Mit dem Impulssignalprozessor 39 sind über einen Schalter 47 ein manuell einstellbarer Impulssignalgene­ rator 19 und eine Z-Achsen-Steuerungseinrichtung 30 A wahlweise verbunden. Die Z-Achsen-Steuerungseinrichtung 30 A enthält einen Impulssignalgenerator 32 und einen Differenzspannungsdetektor 28.

Außerdem ist ein Positionssensor S, beispielsweise ein optischer Sensor oder ein Wirbelstromsensor an dem Arbeitskopf 13 angebracht, wie Fig. 1 darstellt, um eine augenblickliche Distanz L zwischen dem Werkstück W und dem Arbeitskopf 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 V₀ (L₀) von der zentralen Steuerein­ heit 33 liefert der Differenzspannungsdetektor 28 eine Differenzspannung Δ e = V₀ - V und gibt die Differenzspannung Δe an den Impulssignalgenerator 32 in analoger Form ab, wobei V₀ eine Spannung repräsentiert, die für die Bezugsdistanz L₀ kennzeichnend ist und V eine Spannung repräsentiert, 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 V₀ ist (die Distanz ist zu klein) und (-) angibt, daß V höher als V₀ 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 Δe positiv ist (V < V₀) (zu kurz) und ein negatives Impulssignal P 2, wenn Δ e negativ ist (V < V₀) (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 µs 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 µs zu erzeugen, indem man einen Integrator für die Erzeugung eines Impulssignals verwendet, das eine Frequenz hat, die proportional der Differenzspan­ nung Δe 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 P₁ (+), wie in Fig. 4(c) gezeigt, wenn der Knopf in Vorwärtsrichtung gedreht wird, und ein Im­ pulssignal P₁ (-), 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 P₁ 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 P₁ von dem manuell einstellbaren Im­ pulsgenerator 19 oder ein Impulssignal P₂ 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 ΔT (z. B. 10 ms) ein­ gegeben werden, integriert werden. Der gewandelte Korrekturwert wird dem Kopfhöhensteuerer 37 zugeführt, um die Bezugskopfhöhe L₀ 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 P₁ ab, wie in den Fig. 4(c) und (d) dargestellt.

Der Impulssignalprozessor 39 integriert die er­ zeugten Impulse P₁ für jede Einheitszeit ΔT, um einen Kopfhöhenbewegungsbefehl S (± 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 S (± 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 S (± 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 Z₀ - Δ Z₀ abgesenkt wird, die etwas höher als die Bezugshöhe Z₀ 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 L₀ und der augenblicklichen Distanz L entspricht.

Der Impulssignalgenerator 32 gibt ein Impulssignal P₂ ab, wie in Fig. 3 (b) gezeigt. Der Impulssignalpro­ zessor 39 berechnet einen Korrekturwert + Δ Z auf der Grundlage dieses Impulssignals P₂ durch Integrieren der Anzahl der Impulse P₂ für jede Einheitszeit.

Wenn die Distanz L, die von dem Sensor S gemessen wird, kleiner als die Bezugsdistanz L₀ ist, d. h. daß die Kopfposition zu niedrig ist, weil Δ e positiv ist und das Impulssignal P₂ daher positiv ist, dann em­ pfängt der Kopfhöhensteuerer 37 ein positives Korrektur­ signals S (± Δ Z) und gibt ein Treiberbefehlssignal ab, um den Kopf 13 in Aufwärtsrichtung zu bewegen. Wenn die Distanz L größer als L₀ 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 L₀ 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 die Z-Achsen-Steuerungseinrichtung 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 die Z-Achsen-Steuerungseinrichtung 30 A installiert, ohne daß man dabei das numerische Steuerungssystem 17 verändert.

Da die Z-Achsen-Steuerungseinrichtung 30 A mit dem Sensor nach der vorliegenden Erfindung der zentralen Steuereinheit 33 des numerischen Steuerungssystems 17 zugeordnet sind, ist es weiterhin möglich, den Arbeitskopf 13 daran zu hin­ dern, auf eine Kante eines Werkstückes W aufzutreffen oder in eine Durchgangsbohrung derselben einzutreten, indem man den Profil­ steuerungsbetrieb an diesen Positionen in Abhängigkeit von Befehlen unterbringt, die von dem numerischen Steue­ rungssystem 17 zugeführt werden.

Da weiterhin die Bezugsdistanz L₀ von der zentralen Steuereinheit 33 dem Z-Achsensteuerer 30 A zugeführt ist, ist es weiterhin auch möglich, die Bezugsspannung V₀, die dem Z-Achsensteuerer 30 A zugeführt wird, entspre­ chend der zu bearbeitenden Materialart einzustellen.

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Steuerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, bei der die Z-Achsen-Steuerungseinrichtung 30 B eine Verstärkerschal­ tung 29 und einen Impulssteuerkreis 31 enthält. Die Grundfunktionen der Z-Achsen-Steuerungseinrichtung 30 B sind dieselben wie jene der Z-Achsen-Steuerungseinrichtung 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 e₁ 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 e₁ 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, daß 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 e₂ 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 e₂, die vom Verstärker 29 abgegeben wird, in ein vorbestimmtes Impulssignal, das dem numerischen Steuerungssystem 17 zuzuführen ist. Damit die Spannung e₂ 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 e₂ einfach in das Impulssignal P₂ 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 T₃ eingestellt. Wenn eine Profildistanz L₀ 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 L₀ = 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 L₀.

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 e₂ und eine Bezugsspannung e _s über die Ein­ gangsanschlüsse T 2 und T 3 und liefert eine Differenz Δ e = e _s-e₂ 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 P₂, das von der NAND-Schaltung 31 j abge­ geben wird. Wie dargestellt, steigt die Frequenz des Impulssignals P₂, 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 e₂, die die Distanz Δ L = L₀ - L repräsentiert. Weiterhin liegt das Impulssignal P₂ 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- Servosysteme 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.

Nochmals auf Fig. 7 bezugnehmend, vergleicht der obe­ re Grenzwertkomparator 31 d 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 _l 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 Arbeitskopf 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 P₂ möglich, die durch die Neigung R hervorgeru­ fene Verzögerung des Rückkopplungsimpulssignals, das dem Impulssignalprozessor 39 zugeführt wird; zu ver­ mindern.

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 Arbeitskopf 13 derart, daß der Arbeitskopf 13 über die Bohrung 49 hinweggeht, ohne die Kopfhöhe einzustellen oder eine Profilsteuerfunktion auszuführen.

Wenn der Arbeitskopf 13 weiterhin das Ende des Werkstückes 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 (11)

1. Steuerungseinrichtung für einen Arbeitskopf einer thermischen Werkzeugmaschine, insbesondere einer Laserstrahlschneidmaschine, mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung eines Abstandes zwischen dem Arbeitskopf und einer Werkstückoberfläche und Steuergliedern zur Beeinflussung des Abstandes des Arbeitskopfes von dem Werkstück,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine NC-Steuerungseinrichtung (17) mit einem Impulssignalprozessor (39), der einem Kopfhöhensteuerer (37) Signale zuführt, vorgesehen ist und der Impulssignalprozessor (39) über eine Umschalteinrichtung (47) wahlweise mit einem manuell einstellbaren Impulssignalgenerator (19) oder einem Impulsgeber (31, 32) einer Z-Achsen-Steuerungseinrichtung (30 A, 30 B) verbindbar ist.

2. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer automatischen Betriebsart die NC-Steuereinrichtung (17) eine Referenzhöhe (L₀) des Arbeitskopfes (13) bestimmt, die Sensoreinrichtung (21) eine momentane Arbeitshöhe (L) des Arbeitskopfes (13) erfaßt und die Z-Achsen-Steuerungseinrichtung (30 A, 30 B) ein Impulssignal an den Impulssignalprozessor (39) abgibt, dessen Frequenz einer Differenzspannung (Δ e), erhalten aus einem Referenzhöhen-Spannungssignal (V₀, e _s ) der NC-Steuerungseinrichtung (17) und einem Momentanhöhen-Spannungssignal (V, e₁) der Sensoreinrichtung (21) zur Korrektur der momentanen Arbeitshöhe (L) auf die Referenzhöhe (L₀) entspricht.

3. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Impulssignal durch den Impulssignalprozessor (39) integrierbar ist, um einen Distanzierungsbefehl (S(Δ Z)) für die Bewegung des Arbeitskopfes (13) zu erhalten und der Distanzierungsbefehl (S(Δ Z)) durch den Kopfhöhensteuerer (37) zu einem Referenzhöhenbefehl (S(Z₀)) der NC-Steuerungseinrichtung (17) addierbar ist, um eine Servoeinrichtung (35, Mz) zur Bewegungssteuerung des Arbeitskopfes (13) zu beaufschlagen.

4. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der manuell einstellbare Impulsgenerator (19) mit einem Kodierer zum Erzeugen eines Impulssignales mit einer Frequenz versehen ist, die proportional der Drehgeschwindigkeit des Kodierers ist und dessen Vorzeichen einer Drehrichtung des Kodierers entspricht.

5. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die NC-Steuereinrichtung (17) einen Referenzhöhenbefehl (S(Z₀)) an den Kopfhöhensteuerer (37) und der Impulssignalprozessor 39 einen Distanzierungsbefehl (S(Δ Z)) unter Integration der Impulse, die von dem manuell einstellbaren Impulsgenerator (19) oder der Z-Achsen-Steuerungseinrichtung (30 A, 30 B) bereitsgestellt sind, an den Kopfhöhensteuerer (37) gibt, der in Abhängigkeit von dem Referenzhöhenbefehl (S(Z₀)) und dem Distanzierungsbefehl (S(Δ Z)) ein Z-Achsen-Servosystem (45, Mz) mit einem Antriebssignal zur Höhensteuerung des Arbeitskopfes (13) beaufschlagt.

6. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Z-Achsen-Servosystem aus einem Servomotortreiber (45), einem Servomotor (Mz) und einem Kodierer besteht.

7. Steuerungeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Z-Achsen-Steuerungseinrichtung (30 A) einen Differenzspannungsdetektor (28) zur Ermittlung einer eine Differenz zwischen der Referenzhöhe (L₀) und einer Momentanhöhe (L) des Arbeitskopfes (13) repräsentierenden Spannung sowie einen Impulssignalgenerator (32) zum Erzeugen eines Impulssignales (P₂) mit einer Frequenz aufweist, die der ermittelten Differenzspannung (Δ e) proportional ist.

8. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulssignalgenerator (32) einen Spannungs/Frequenz-Wandler (31 f) sowie eine Zener-Diode zur Frequenzbegrenzung aufweist.

9. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Z-Achsen-Steuerungseinrichtung (30 B) eine Verstärkerschaltung (29) für ein Sensorsignal (e₁) mit einem Alarmverstärker (29 J) sowie eine Impulssteuereinheit (31) enthält, die mit Grenzwert-Voreinstelleinrichtungen für einen oberen und einen unteren Signalgrenzwert zur Abschaltung der Steuerungeinrichtung bei Über- bzw. Unterschreiten dieser Grenzwerte durch ein die Differenz zwischen Referenzhöhe (L₀) und Momentanhöhe (L) des Arbeitskopfes (13) repräsentierendes Spannungssignal (Δ e) versehen ist.

10. Steuerungeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulssteuereinheit (31) eine Richtungsunterscheidungseinrichtung (31 c) zur Bestimmung des Vorzeichens der errechneten Differenzspannung (Δ e) aufweist.

11. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulssteuereinheit (31) eine Voreinstelleinrichtung (31 g) zur Festlegung eines Arbeitsbereiches aufweist und die Impulssteuereinheit (31) ein Impulssignal an den Impulssignalprozessor (39) nur dann bereitstellt, wenn der errechnete Spannungswert (Δ e) innerhalb des vorbestimmten Arbeitsbereiches ist.