DE4217292A1 - Kapazitives Abstandsmeßverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein kapazitives Abstandsmeßverfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bereits allgemein bekannt, den Abstand zwischen einem Werkstück und einem Bearbeitungskopf zur Bearbeitung des Werkstücks auf kapazi­ tivem Wege zu messen, und zwar unter Verwendung einer am Bearbei­ tungskopf angebrachten Sensorelektrode, die ein dem Abstand entspre­ chendes Sensorsignal liefert, dessen Größe von der Kapazität zwischen Sensorelektrode und Werkstück abhängt.

Durch Überwachung des Sensorsignals ist es möglich, den Bearbeitungs­ kopf relativ zum Werkstück zu positionieren, um das Werkstück in ge­ eigneter Weise bearbeiten zu können. Die Positionierung erfolgt über eine Regeleinrichtung, die den gemessenen Abstand als Ist-Wert empfängt und die Lage der Sensorelektrode bzw. des Bearbeitungskopfs in Abhängigkeit des Vergleichs des Ist-Werts mit einem vorgegebenen Soll-Wert steuert.

Der Bearbeitungskopf kann beispielsweise eine Laserschneiddüse sein, aus der ein Laserstrahl zur Bearbeitung des Werkstücks austritt. Mit Hilfe des Laserstrahls können am Werkstück Schweißarbeiten, Schneidarbei­ ten, usw., durchgeführt werden.

Es hat sich allerdings gezeigt, daß bei einigen Arbeiten das Sensorsignal erheblich gestört wird, und zwar immer dann, wenn bei der Bearbeitung des Werkstücks ein Plasma zwischen Sensorelektrode und Werkstück ent­ steht. Ein derartiges Plasma wird insbesondere bei Schweißarbeiten, aber auch beim Schneiden einiger bestimmter Materialien, wie z. B. Alumini­ um, gebildet. Das Plasma führt zu einer Vergrößerung der Meßkapazität, die soweit geht, daß das Sensorsignal zusammenbricht und der Regelein­ richtung damit ein zu kleiner Abstand vorgespiegelt wird. Störungen die­ ser Art treten auch durch Materialspritzer auf, die beim Bearbeiten des Werkstücks in den Bereich zwischen Sensorelektrode und Werkstück ge­ langen können. Eine einwandfreie Auswertung des Sensorsignals zur Ab­ standsregelung ist dann nicht mehr möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs ge­ nannten Art so weiterzubilden, daß eine genaue Abstandsmessung und damit Abstandsregelung auch dann durchgeführt werden kann, wenn das Sensorsignal kurzzeitig zusammenbricht, was insbesondere bei Schweiß­ arbeiten, aber auch beim Schneiden einiger Materialien geschehen kann.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patent­ anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß

• - ein späterer Sensorsignalwert mit einem Vergleichswert verglichen wird, der unter Heranziehung eines früheren Sensorsignalwerts gebildet wor­ den ist,
• - ein dem Vergleichswert entsprechender Abstandswert für eine bestimm­ te Zeit wenigstens annähernd beibehalten wird, wenn der spätere Sensor­ signalwert um mehr als einen vorbestimmten Betrag kleiner ist als der Ver­ gleichswert, und
• - ansonsten die Ermittlung des Abstandswerts anhand des späteren Sen­ sorsignalwerts erfolgt.

Bricht das Sensorsignal zusammen, beispielsweise durch ein zwischen Sensorelektrode und Werkstück gebildetes Plasma oder durch Material­ spritzer, die in diesen Bereich gelangen, so führt der obige Vergleich dazu, daß der spätere Sensorsignalwert, also der Wert des zusammengebroche­ nen Sensorsignals, um mehr als den vorbestimmten Betrag kleiner ist als der Vergleichswert, so daß zur Abstandsmessung weiterhin der frühere Sensorsignalwert herangezogen wird, der vor dem Zusammenbruch des Sensorsignals erhalten worden war. Es kann auch ein geringfügig kleine­ rer herangezogen werden, z. B. ein um die Schwelle kleinerer Sensor­ signalwert. Mit anderen Worten wird der vor dem Zusammenbruch des Sensorsignals vorhandene Sensorsignalwert oder ein geringfügig kleine­ rer so lange aufrechterhalten, bis die den Zusammenbruch des Sensor­ signals hervorgerufene Störung wieder vorüber ist. Die Dauer derartiger Störungen kann in einem Probebetrieb zuvor ermittelt werden, so daß sich die Zeiten, über die der frühere Sensorsignalwert aufrechterhalten bleiben soll, in Übereinstimmung damit vorgeben lassen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Sensor­ signal zur Bildung der Sensorsignalwerte in periodischen Zeiträumen ab­ getastet, wobei die Länge der Zeiträume in Übereinstimmung mit dem zeit­ lichen Auftreten der Störungen gewählt ist. Führt der obige Vergleich da­ zu, daß der Sensorsignalwert in einem späteren Zeitraum (also der spätere Sensorsignalwert) um mehr als einen vorbestimmten Betrag kleiner ist als der Vergleichswert, so wird für diesen späteren Zeitraum ein Sensor­ signalwert herangezogen, der bereits in einem früheren Zeitraum abgeta­ stet worden ist (früherer Sensorsignalwert). Ist dagegen der abgetastete spätere Sensorsignalwert nicht um mehr als den vorbestimmten Betrag kleiner als der Vergleichswert oder größer als der Vergleichswert, so gibt es zwei Möglichkeiten. Entweder kann schon der jetzt abgetastete Ver­ gleichswert für den noch laufenden Zeitraum bis zu dessen Ende verwen­ det werden, oder erst für den nachfolgenden Zeitraum. Im zuletzt genann­ ten Fall bleibt dann für den noch laufenden Zeitraum bis zu dessen Ende der Abtastwert des vorhergehenden Zeltraums aufrechterhalten.

Vorzugsweise wird als Sensorsignalwert der Maximalwert im jeweiligen pe­ riodischen Zeitraum herangezogen. Dieser Maximalwert entspricht am ehesten dem Abstand zwischen Sensorelektrode und Werkstück und läßt sich darüber hinaus in einfacher Weise erfassen bzw. Abtasten.

Zur Bildung des Vergleichswerts können z. B. aufeinanderfolgende Sen­ sorsignalwerte gemittelt werden. Hierdurch wird eine gewisses Filterwir­ kung erzielt. Es ist aber auch möglich, als Vergleichswert direkt den jeweils früheren abgetasteten Sensorsignalwert heranzuziehen.

Bleibt der abgetastete Sensorsignalwert in aufeinanderfolgenden Zeiträu­ men jeweils um mehr als den vorbestimmten Betrag kleiner als der Ver­ gleichswert, so wird für sämtliche dieser Abtastzeiträume derjenige zu­ letzt abgetastete Sensorsignalwert verwendet, für den diese Bedingung nicht gegolten hat. Es kann durchaus der Fall auftreten, daß sich Störun­ gen der eingangs beschriebenen Art über zwei, drei oder mehr Abtastzei­ träume hinziehen. In diesem Fall werden gar keine oder nur sehr kleine Signalspitzen in den jeweiligen Abtastzeiträumen erhalten. Nach der Er­ findung wird aber auch für eine derartige Situation Vorsorge getroffen, um auch jetzt Abstandswerte für die Abstandsregelung zur Verfügung stellen zu können.

Allerdings ist es möglich, daß sich während dieser Abtastzeiträume das Sensorsignal tatsächlich verkleinert hat, so daß eine Art Kompromiß auf­ gefunden werden muß, und zwar hinsichtlich der Entscheidung, ob eine Störung oder eine tatsächliche Verkleinerung des Abstands aufgetreten ist.

Für diesen Zweck wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, für aufeinander­ folgende der mehreren Abtastzeiträume, für die ein zuvor abgetasteter Sensorsignalwert bzw. ermittelter Abstandswert beizubehalten ist, den genannten vorbestimmten Betrag schrittweise zu vergrößern, und zwar von Abtastzeitraum zu Abtastzeitraum. Hierdurch läßt sich der wirkliche Abstand zwischen Sensorelektrode und Werkstück, falls er sich tatsäch­ lich verkleinert haben sollte, sehr schnell wieder erfassen.

Selbstverständlich kann das gesamte Sensorsignal einer Tiefpaßfilterung unterzogen werden, um die Regeleinrichtung stabiler betreiben zu kön­ nen.

Wie bereits erwähnt, wirkt sich insbesondere die Bildung eines Plasmas auf die Erzeugung eines genauen Sensorsignals nachteilig aus. Wichtig bei der Erfindung ist es daher, daß zwischen der Sensorelektrode und dem Werkstück verlaufende elektrische Feldlinien durch das insbesondere beim Schweißen entstehende Plasma unbeeinflußt bleiben, so daß es dar­ auf ankommt, diese elektrischen Feldlinien und das Plasma voneinander zu trennen. Dies kann in räumlicher oder in zeitlicher Hinsicht geschehen. Die räumliche Trennung darf allerdings nur soweit gehen, daß man noch von einer Abstandsmessung im Bearbeitungsbereich sprechen kann. Bei der zeitlichen Trennung muß darauf geachtet werden, daß die Abstands­ messung nur dann erfolgt wenn der Laser nicht aktiv ist.

Nach einer sehr vorteilhaften weiteren Ausgestaltung wird daher erfin­ dungsgemäß das Sensorsignal so erzeugt daß zwischen der Sensorelek­ trode und dem Werkstück verlaufende elektrische Feldlinien unmittelbar seitlich an einem Werkstück-Bearbeitungsbereich vorbeigeführt werden. In diesem Fall können z. B. Schweißvorgang und Abstandsmessung simul­ tan durchgeführt werden.

Soweit die zeitliche Trennung von Plasma und elektrischen Feldlinien be­ troffen ist, kann während einer Abstandsmessung z. B. ein zur Bearbei­ tung verwendeter Laserstrahl ausgeblendet werden, z. B. periodisch, wo­ bei während der Ausblendphasen, in denen kein Plasma erzeugt wird, die Abstandsmessung erfolgt. In diesem Fall läßt sich die Abstandsmessung dann direkt im Werkstück-Bearbeitungsbereich vornehmen.

Die zur Abstandsmessung zwischen der Sensorelektrode und dem Werk­ stück verlaufenden Feldlinien werden erfindungsgemäß entweder hau­ benartig über das Plasma hinweggeleitet, können das Plasma aber auch zylinderwandartig umgreifen, je nach Elektrodenkonfiguration. Mit ande­ ren Worten wird das Sensorsignal durch elektrische Feldlinien erzeugt die haubenartig relativ zum Werkstück-Bearbeitungsbereich verlaufen, oder durch elektrische Feldlinien, die hohlzylinderartig relativ zum Werkstück- Bearbeitungsbereich stehen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine ringförmig ausgebildete Sensorelektrode verwendet werden, durch die der Bearbeitungslaserstrahl hindurchläuft. Nach einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann beim Detektieren des Sensorsignals ein oberhalb des Werkstück-Bearbeitungsbereichs liegender Bereich des Bearbeitungskopfs auch durch ein Schirmpotential abgeschirmt sein, um für eine noch bessere Ausblendung von Störungen bzw. des Plasmas bei der kapazitiven Abstandsmessung zu sorgen. Das Schirmpotential kann beispielsweise aktives Schirmpotential sein, das dadurch erhalten wird, daß das Meßpotential, das der Sensorelektrode zugeführt wird, über einen Verstärker mit einem gewünschten Verstärkungsgrad geleitet wird.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das elektrische Feld zur kapazitiven Abstandsmessung an einer Stelle erzeugt, die in Bewegungsrichtung des Bearbeitungskopfs gesehen vor dem Werk­ stück-Bearbeitungsbereich bzw. vor demjenigen Bereich, in dem sich ein Plasma bilden kann, liegt. Eine infolge der Bewegung des Bearbeitungs­ kopfs erzeugte Luftströmung sorgt dann dafür, daß das beim Bearbeiten (Schweißen bzw. Schneiden) entstehende Plasma nicht in den Bereich zwi­ schen Sensorelektrode und Werkstück gelangen kann, also der Abstands­ meßbereich von Plasma oder gegebenenfalls Metallspritzern unbeeinflußt bleibt. Zur Verbesserung dieser Maßnahme kann sich im Bereich dieser Sensorelektrode auch die Öffnung eines Rohrs befinden, durch das hin­ durch ein Schutzgas zum Bearbeitungsbereich geleitet wird. Das aus dem Rohr ausströmende Schutzgas treibt somit das beim Bearbeiten entste­ hende Plasma von der Sensorelektrode weg.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung nä­ her beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Laserbearbeitungsdüse mit einer kappenförmigen Sensorelek­ trode.

Fig. 2 eine weitere Laserbearbeitungsdüse mit einer ringförmigen Sensor­ elektrode,

Fig. 3 einen Laserbearbeitungskopf mit einem Schutzgasrohr, an welchem eine Sensorelektrode zur Abstandsmessung befestigt ist,

Fig. 4 ein Signaldiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens,

Fig. 5 eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 6 eine Störungsdetektorschaltung für die Schaltungsanordnung nach Fig. 5, und

Fig. 7 eine weitere Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens mit der in Fig. 6 gezeigten Störungsdetektor­ schaltung.

Die Fig. 1 zeigt eine als Bearbeitungskopf dienende Laserbearbeitungsdü­ se 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit deren Hil­ fe zwei Werkstückteile 2 und 3 miteinander verschweißt werden. Eine Schweißnaht trägt das Bezugszeichen 4 und erstreckt sich in Fig. 1 senk­ recht zur Zeichenebene. Die Werkstückteile 2 und 3 sind über einen An­ schluß 5 geerdet.

Die Laserbearbeitungsdüse 1 besteht aus einem konisch verlaufenden Dü­ senkörper 6, der aus elektrisch leitendem Material besteht, z. B. aus Alu­ minium oder Stahl. Der Düsenkörper 6 weist in seinem Innern einen Hohl­ kanal 7 auf, der sich entlang der Zentralachse 8 des Düsenkörpers 6 er­ streckt. Durch den Hohlkanal 7 wird ein Laserstrahl 9 hindurchgeführt, dessen Fokus im Bereich der Schweißnaht 4 zu liegen kommt. Der Laser­ strahl 9 wird mit Hilfe einer nicht dargestellten Optik fokussiert und läßt sich z. B. mit einem CO₂-Laser oder mit einem YAG-Laser erzeugen.

An der Spitze des Düsenkörpers 6 befindet sich eine Düsenelektrode 10, die gegenüber dem Düsenkörper 6 elektrisch isoliert ist. Beispielsweise kann die Düsenelektrode 10 in einem nicht dargestellten Keramikkörper ruhen, der seinerseits von der Spitze des Düsenkörpers 6 aufgenommen wird. Ein Überwurfelement 11, beispielsweise eine Überwurfmutter, hält die Düsenelektrode 10 an der Spitze des Düsenkörpers 6. Hierzu greift das Überwurfelement 11 über einen äußeren Flansch der Düsenelektrode 10 und zieht diese gegen die Spitze des Düsenkörpers 6, wenn es mit dem Dü­ senkörper 6 verbunden, z. B. verschraubt wird. Die Düsenelektrode 10 und der nicht dargestellte Keramikkörper weisen ebenfalls zentrale Durchgangsöffnungen für den Durchtritt des Laserstrahls 9 auf.

Das Überwurfelement 11 ist sowohl gegenüber dem Düsenkörper 6 als auch gegenüber der Düsenelektrode 10 elektrisch isoliert. Hierzu kann das Überwurfelement 11 wenigstens im Verbindungsbereich mit dem Dü­ senkörper 6 und der Düsenelektrode 10 eine elektrisch isolierende Ober­ flächenbeschichtung tragen, beispielsweise eine Eloxalschicht, wenn es aus Aluminium besteht. Die elektrisch isolierende Oberflächenbeschich­ tung kann sich aber auch auf der gesamten Oberfläche des Überwurfele­ ments befinden, also sowohl innen als auch außen. Sie läßt sich auch aus Teflon oder einem anderen geeigneten Material herstellen, beispielsweise aus einer Keramik.

Mit Hilfe einer nicht dargestellten Schalteinrichtung außerhalb der Laser­ bearbeitungsdüse 1 lassen sich an die Düsenelektrode 10 und an das Überwurfelement 11 verschiedene Potentiale anlegen. Hierzu sind die Dü­ senelektrode 10 und das Überwurfelement 11 über separate Leitungen mit der Schalteinrichtung verbunden. Der Düsenkörper 6 liegt im allgemeinen auf Erdpotential.

Soll die Laserbearbeitungsdüse 1 zum Verschweißen der Werkstücksteile 2 und 3 benutzt werden, so wird zu diesem Zweck ein Laserstrahl 9 mit ent­ sprechender Leistung erzeugt. Dieser Laserstrahl 9 wird durch eine ge­ eignete Bewegung des Düsenkörpers 6 entlang der Schweißnaht 4 (Werk­ stück-Bearbeitungsbereich) geführt, wobei zwischen der Schweißnaht 4 und der Düsenelektrode 10 ein Plasma P entsteht. Um den Einfluß dieses Plasmas P bei der kapazitiven Abstandsmessung zwischen der Spitze des Düsenkörpers 6 und dem Werkstück zu beseitigen bzw. auf ein Minimum zu reduzieren, wird ein für die Abstandsmessung benötigtes Sensorpoten­ tial an das Überwurfelement 11 angelegt. Dagegen wird der Düsenelektro­ de 10 ein aktives Schirmpotential zugeführt, das dadurch erhalten wird, daß das Sensorpotential über einen Verstärker mit einem gewünschten Verstärkungsgrad geleitet wird. Der Verstärkungsgrad dieses Verstärkers kann z. B. 1 oder größer bzw. kleiner sein, um auf diese Weise Einfluß auf den Verlauf von Feldlinien 12 zwischen Überwurfelement 11 und Werk­ stück nehmen zu können.

Durch das aktive Schirmpotential an der Düsenelektrode 10 wird mit an­ deren Worten der Bereich oberhalb des Plasmas P zur Abstandsmessung ausgeblendet, so daß die Meßkapazität nur zwischen Überwurfelement 11 und Werkstück vorhanden ist. Die elektrischen Feldlinien 12 zwischen Überwurfelement 11 und Werkstück umgeben somit das Plasma P hauben­ artig, ohne daß dieses noch einen störenden Einfluß auf die Meßkapazität ausüben könnte. Der haubenartige Verlauf der elektrischen Feldlinien 12 kommt im wesentlichen dadurch zustande, daß diese seitlich aus dem Überwurfelement 11 heraustreten, das kappenartig ausgebildet ist.

Soll die in Fig. 1 gezeigte Laserbearbeitungsdüse nicht zum Laserschwei­ ßen verwendet werden, so lassen sich die Potentiale an der Düsenelektrode und am Überwurfelement durch geeignete Ansteuerung der Schalteinrich­ tung auch vertauschen, um jetzt z. B. eine Abstandsmessung direkt zwi­ schen Düsenelektrode 10 und Werkstück durchführen zu können.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Düsenelektrode 10 vorzugsweise aus Kupfer besteht, während das Überwurfelement 11 z. B. aus Aluminium hergestellt ist.

Die Fig. 2 zeigt eine weitere Laserbearbeitungsdüse zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gleiche Elemente wie in Fig. 1 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals be­ schrieben.

Die Laserbearbeitungsdüse 1 nach Fig. 2 weist einen Düsenkörper 6 mit Hohlkanal 7 auf, durch den entlang der Zentralachse 8 ein Laserstrahl 9 hindurchläuft. Der Düsenkörper 6 besteht aus elektrisch leitendem Mate­ rial, beispielsweise aus Stahl oder Aluminium. Er kann aber auch aus Kupfer hergestellt sein.

An seiner dem Werkstück zu gewandten Seite ist der Düsenkörper 6 flä­ chenhaft ausgebildet. Erweist dort eine ringförmige Ausnehmung zur Auf­ nahme einer Ringelektrode 13 auf. Die Ringelektrode 13 kann ebenfalls aus Kupfer bestehen und ist gegenüber dem Düsenkörper 6 elektrisch iso­ liert, beispielsweise durch eine geeignete Oberflächenbeschichtung aus elektrisch isolierendem Material, wie etwa Teflon, Keramikmaterial, und dergleichen. Diese Ringelektrode 13 ist fest in die Stirnseite des Düsenkör­ pers 6 eingesetzt und dient zur Messung des Abstands zwischen der Spitze des Düsenkörpers 6 und dem Werkstück auf kapazitivem Wege. Hierzu wird an die Ringelektrode 13 ein Sensorpotential angelegt, und zwar über eine elektrische Leitung 14, die mit der Ringelektrode 13 verbunden ist und durch einen Kanal 15 im Düsenkörper 6 hindurchläuft. An den Dü­ senkörper 6 wird aktives Schirmpotential angelegt, das dadurch erhalten wird, daß das Sensorpotential über einen Verstärker mit geeignetem Ver­ stärkungsgrad geführt wird, wobei dieser Verstärkungsgrad z. B. 1 sein kann.

Beim Laserschweißen mit Hilfe der Laserbearbeitungsdüse 1 nach Fig. 2 entsteht zwischen der Stirnfläche des Düsenkörpers 6 und der Schweiß­ naht 4 ein Plasma P, das eine unmittelbare Messung des Abstands auf ka­ pazitivem Wege im Schweißbereich nicht zuläßt. Ein derartiges Plasma kann ggf. auch beim Laserschneiden entstehen. Infolge der Ringelektrode 13 wird die Meßkapazität jedoch um das Plasma P bzw. den Schweiß- oder Schneidbereich herumgelegt, so daß elektrische Feldlinien 16 zwischen der Ringelektrode 13 und dem Werkstück bzw. den Werkstückteilen 2 und 3 das Plasma P zylinderwandartig umgeben. Die elektrischen Feldlinien 16 verlaufen hier praktisch zwischen zwei parallel zueinander liegenden Flä­ chen, im Gegensatz zur Anordnung nach Fig. 1, wo die Seitenwand des Überwurfelements 11 relativ stark zur Werkstückoberfläche geneigt ist.

Auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 befindet sich der unmittelbar oberhalb des Plasmas P liegende Bereich des Düsenkörpers 6 auf aktivem Schirmpotential, so daß auf diese Weise der Bereich des Plasmas P bei der Abstandsmessung ausgeblendet bzw. ausgespart wird. Da außerdem noch ein aktiver Schirmbereich 6a die Ringelektrode 13 außen umgibt, kann die kapazitive Abstandsmessung auch relativ unbeeinflußt von Halteelemen­ ten 17 durchgeführt werden, die zum Fixieren der Werkstückteile 2 und 3 dienen und z. B. ebenfalls aus elektrisch leitendem Material bestehen kön­ nen. Bei Draufsicht auf die Stirnseite des Düsenkörpers 6 liegt also zen­ trisch der Kanal 7 für den Laserstrahl 9, wobei der Kanal 7 von innen nach außen von einer Schirmelektrode, der Ringelektrode 13 und der weiteren Schirmelektrode 6a umgeben ist. Die zuerst genannte Schirmelektrode und die Schirmelektrode 6a werden durch den Düsenkörper 6 gebildet und liegen auf aktivem Schirmpotential.

In Abwandlung der Einrichtung nach Fig. 2 ist es auch möglich, die Ring­ elektrode 13 im Abstand unterhalb des Düsenkörpers 6 anzuordnen, und zwar über eine geeignete Halteeinrichtung. Die Ringelektrode kann dann z. B. aus einem kreisförmig gebogenen Draht bestehen, der über einen sta­ bilen Stab relativ zum Düsenkörper 6 positioniert wird.

Ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt die Fig. 3. Hier handelt es sich um ein sogenanntes offenes System, bei dem kein Düsenkonus vorhanden ist. Mit Hilfe einer Abbildungseinrichtung 18 wird ein fokussierter Laserstrahl 9 erzeugt, der zur Durchführung eines Schweiß- oder Schneidvorgangs auf ein Werkstück 2 fokussiert wird. Die Bewegungsrichtung der Abbildungs­ einrichtung 18 ist in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen B gekennzeichnet. Das Werkstück 2 liegt über einen Anschluß 5 auf Erdpotential.

An der Abbildungseinrichtung 18 ist über eine Halteeinrichtung 19 ein Rohr 20 befestigt, das bis herunter zum Schweiß- oder Schneidbereich (Werkstück-Bearbeitungsbereich) geführt und dort so abgeknickt ist, daß seine Neigung relativ zum Werkstück 2 nicht mehr so groß ist. Die untere Rohröffnung weist dabei zum Schweiß-oder Schneidbereich hin, so daß dem Schweiß- oder Schneidbereich über das Rohr 20 ein Schutzgas zuge­ führt werden kann. Das Schutzgas strömt in Richtung des Pfeils C aus dem unteren Ende des Rohrs 20 heraus, also in einer Richtung, die entgegenge­ setzt zur Bewegungsrichtung B liegt. Hierdurch läßt sich verhindern, daß ein beim Schweißen oder Schneiden entstehendes Plasma P in den Bereich des abgeknickten unteren Rohrendes gelangt. Die eigentliche Funktion des Schutzgases ist, zu verhindern, daß Sauerstoff an die Bearbeitungs­ stelle kommt.

Am unteren und abgeknickten Ende des Rohrs 20 befindet sich eine Sen­ sorelektrode 21, die beispielsweise aus Kupfer besteht. Die Sensorelektro­ de 21 weist zum Werkstück 2 hin und ist über eine Halteeinrichtung 22 am Rohr 20 befestigt. Die Halteeinrichtung 22 kann beispielsweise ein hitze­ beständiger Kleber sein. Mit der Sensorelektrode 21 ist ein abgeschirmtes Kabel 23 verbunden, beispielsweise ein Koaxialkabel, dessen anderes En­ de mit einer Steckerbuchse 24 verbunden ist, die am oberen Ende des Rohrs 20 befestigt ist. Über diese Steckerbuchse 24 (Koaxialsteckerbuch­ se) läßt sich einerseits über das Kabel 23 Sensorpotential zur Sensorelek­ trode 21 übertragen, während aktives Schirmpotential an den Schirmlei­ ter des Kabels 23 angelegt wird.

Durch die genannte Anordnung der Sensorelektrode 21 kann insbesonde­ re auch beim Laserschweißen der Abstand zwischen der Sensorelektrode 21 und dem Werkstück 2 auf kapazitivem Wege gemessen werden, ohne daß diese Messung durch das beim Schweißen entstehende Plasma P nachteilig beeinflußt wird.

Vorteilhaft bei der genannten Ausbildung ist weiterhin, daß sich die Sen­ sorelektrode 21 durch das durch das Rohr 20 hindurchgeleitete Schutzgas gleichzeitig kühlen läßt. Hierdurch verlängert sich ihre Lebensdauer. Das Kabel 23 kann darüber hinaus im Innern des Rohrs 20 verlegt werden, wo­ bei das Rohr 20 dann die Abschirmfunktion übernehmen kann. In diesem Fall wird das Rohr 20 mit aktivem Schirmpotential beaufschlagt, während das im Rohr 20 verlegte Kabel keinen weiteren Schirmleiter mehr benötigt. Die Sensorelektrode 21, die z. B. kreisplattenförmig ausgebildet sein kann, könnte auch von einer weiteren und in der Sensorelektrodenebene liegenden Schirmelektrode umgeben sein, die in elektrisch leitendem Kon­ takt mit dem Rohr 20 steht und damit auf Schirmpotential zu liegen kommt. Auf diese Weise ließe sich der Einfluß des Plasmas P bei der kapa­ zitiven Abstandsmessung zwischen der Sensorelektrode 21 und dem Werkstück noch weiter zurückdrängen.

Natürlich ist es möglich, bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen den Laserstrahl 9 auch periodisch ein- und auszuschalten, um während der Ausschaltphasen des Laserstrahls die Abstandsmessung auf kapazitivem Wege durchzuführen.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren im einzelnen beschrie­ ben, und zwar zunächst unter Bezugnahme auf die Fig. 4. Die Fig. 5 und 6 zeigen Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens, wobei zur Liefe­ rung des Sensorsignals M Bearbeitungsköpfe gemäß den Fig. 1 bis 3 ver­ wendet werden können. Die Fig. 4 zeigt in vergrößerter Darstellung ein von einer Sensorelektrode bzw. Düsenelektrode abgenommenes Sensorsignal M, das z. B. bei einem Schweißvorgang erhalten wird. Die Zeitachse ist in Fig. 4 gestreckt, um das Sensorsignal M besser erkennen zu können. Infol­ ge des beim Schweißvorgang entstehenden Plasmas zwischen Sensorelek­ trode und Werkstück bricht das Sensorsignal M in unregelmäßigen Zeitab­ ständen zusammen, so daß als Sensorsignal M lediglich eine Folge von Signalspitzen Sp erhalten wird. Das Sensorsignal M läßt sich digitalisie­ ren, um durch Software-Maßnahmen weiterverarbeitet werden zu können, wie nachfolgend zuerst beschrieben wird. Es kann aber auch als Analog­ signal weiterverarbeitet werden, was unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 ausgeführt wird.

Zur Digitalisierung wird ein Zeltraster über das Sensorsignal M gelegt. Mit anderen Worten wird das Sensorsignal M in periodischen Zeiträumen Δt₁, Δt₂ . . . , abgetastet, um jeweils den maximalen Signalwert für den jeweili­ gen Zeitraum Δt zu erfassen. Der maximale Signalwert wird nachfolgend als Sensorsignalwert bezeichnet, so daß für den Zeitraum Δt₁ ein Sensor­ signalwert M₁, für den Zeitraum Δt₂ ein Sensorsignalwert M₂, und derglei­ chen, erhalten werden. Die Länge der jeweiligen Zeiträume Δt₁ wird in Übereinstimmung mit den zu erwartenden Störungen im Sensorsignal M festgelegt, im vorliegenden Fall beispielsweise auf 50 Millisekunden. Die geeignetste Zeitraumlänge sollte zuvor für einen bestimmten Bearbei­ tungsvorgang während eines Probebetriebs ermittelt werden.

Nach Abtastung der Sensorsignalwerte M₁, M₂ . . . werden diese zwischen­ gespeichert, um anschließend weiterverarbeitet zu werden. Diese Zwi­ schenspeicherung kann nur eine Teilmenge der Sensorsignalwerte betref­ fen, um einen Online-Betrieb durchführen zu können.

Im folgenden sei angenommen, daß im Zeitraum Δt₂ als Maximalwert der Sensorsignalwert M₂ abgetastet wird, anhand dessen sich der Abstand zwischen Sensorelektrode und Werkstück ermitteln läßt. Dieser Sensor­ signalwert M₂ bleibt während des nächsten Zeitraums Δt₃ aufrechterhal­ ten, und zwar bis zum Ende dieses Zeitraums Δt₃. Innerhalb des Zeitraums Δt₃ wird dann der Sensorsignalwert M₃ abgetastet, wobei dieser Sensor­ signalwert M₃ mit einem Vergleichswert V verglichen wird, der z. B. der Sensorsignalwert M₂ oder der über den Zeitraum Δt₂ aufrechterhaltene Sensorsignalwert M₁ sein kann. Der Vergleichswert kann aber auch durch Mittelwertbildung vorangegangener Sensorsignalwerte erhalten worden sein, beispielsweise durch Mittelwertbildung der Signalwerte M₁ und M₂. Wird am Ende des Zeitraums Δt₃ festgestellt, daß der Sensorsignalwert M₃ nicht um mehr als einen vorbestimmten Betrag S kleiner ist als der Ver­ gleichswert V, so wird für den nachfolgenden Zeitraum Δt₄ dieser Sensor­ signalwert M₃ aufrechterhalten, usw.

Im Zeitraum Δt₈ gilt zunächst der vorher ermittelte Sensorsignalwert M₇, wobei im Zeitraum t₈ der Sensorsignalwert M₈ detektiert wird. Er ist grö­ ßer als der Sensorsignalwert M₇, so daß für den nächsten Zeitraum Δt₉ dieser Sensorsignalwert M₈ gilt. Mit anderen Worten hat sich vom Zei­ traum Δt₈ zum Zeitraum Δt₉ der Abstand zwischen Sensorelektrode und Werkstück vergrößert. Es wird also im Zeitraum Δt₉ der neue Wert M₈ übernommen, da auch dieser nicht um mehr als den vorbestimmten Betrag S kleiner gegenüber dem Vergleichswert V (z. B. dem Sensorsignalwert M₇) war.

Eine weitere Situation soll anhand der Zeiträume Δt₄, Δt₁₅ und Δt₁₆ be­ schrieben werden. Im Zeitraum Δt₁₅ wird nur ein relativ kleiner Sensor­ signalwert M₁₅ erhalten, beispielsweise infolge einer Plasmaerscheinung. Dieser Sensorsignalwert M₁₅ (späterer Sensorsignalwert) wird mit dem Sensorsignalwert M₁₄ (früherer Sensorsignalwert) verglichen, wobei fest­ gestellt wird daß der Sensorsignalwert M₁₅ um mehr als den vorbestimm­ ten Betrag S kleiner ist als der Sensorsignalwert M₁₄, der hier den Ver­ gleichswert V bildet. Das hat zur Folge, daß der Sensorsignalwert M₁₄, der während des Zeitraums Δt₁₅ sowieso schon galt, auch während des Zel­ traums Δt₁₆ aufrechterhalten bleibt, wie die Fig. 4 erkennen läßt. Für den Zeitraum Δt₁₆ kann jetzt aber der vorbestimmte Betrag auf den Wert 2S er­ höht werden, um die Regeleinrichtung möglichst schnell auf einen tat­ sächlich kleiner gewordenen Abstand zwischen Sensorelektrode und Werkstück fahren zu können. So wird beispielsweise im Zeitraum Δt₁₆ der Sensorsignalwert M₁₆ erhalten, der in den dort eingezeichneten Bereich 2S fällt. Dieser Sensorsignalwert M₁₆ Ist also nicht um mehr als den vorbe­ stimmten Betrag 2S kleiner als der Vergleichswert M₁₄ so daß er jetzt für den nächsten Zeitraum Δt₁₇ gilt. Die Vergrößerung des vorbestimmten Be­ trags S kann in linearer Beziehung zur Anzahl derjenigen Zeiträume Δt₁ stehen, über die das Sensorsignal aufrechterhalten bleibt. Würde z. B. der Sensorsignalwert M₁₆nicht bis in den Bereich 2S hineinreichen, so würde auch im Zeitraum Δt₁₇ der Sensorsignalwert M₁₄ gelten. Dabei würde allerdings der vorbestimmte Betrag für den Zeitraum Δt₁₇ auf 3S erhöht wer­ den.

Selbstverständlich kann auch eine andere Beziehung zwischen dem vorbe­ stimmten Betrag S und der Anzahl der Zeiträume herangezogen werden, über die das Sensorsignal konstant gehalten wird. Wichtig ist jedoch, daß dich der vorbestimmte Betrag S für aufeinanderfolgende der mehreren Ab­ tastzeiträume schrittweise vergrößert, um möglichst schnell tatsächlich kleinere Abstandswerte erfassen zu können.

Wird für eine vorgegebene Anzahl von Zeiträumen, beispielsweise für sechs aufeinanderfolgende Zeiträume, keine Änderung des Sensorsignal­ werts erhalten, nachdem entschieden worden ist, den Sensorsignalwert aufrecht zu erhalten, so wird angenommen, daß eine Kollision zwischen Sensorelektrode und Werkstück vorliegt, was zur Stillsetzung der Regel­ einrichtung führt.

Wird bei der Signalabtastung während des Zeitraums Δt₁ ein größerer Sen­ sorsignalwert M_i ermittelt als während des Zeitraums Δt₁, so kann dieser größere Sensorsignalwert M_i auch sofort übernommen und Δt_i+1 sofort ge­ startet werden. Während des Zeitraums Δt_i+1 gilt dann dieser größere Sen­ sorsignalwert M_i. Das Zeitraster zur Abtastung des Sensorsignals M ist hier also nicht konstant, vielmehr werden hier die einzelnen Zeitperioden von z. B. 50 Millisekunden immer dann erneut gestartet, wenn der genann­ te höhere Abtastwert erhalten worden ist. Dadurch kann die Abstandsre­ gelung schneller durchgeführt werden.

Die Fig. 5 zeigt eine Abstandsmeß- und regeleinrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Er­ findung.

Entsprechend der Fig. 5 enthält die Abstandsmeß- und regeleinrichtung eine Sensoreinheit 25, die eingangsseitig mit einer Sensorelektrode 26 (Düsenelektrode) über ein Koaxialkabel 25a verbunden ist. Die Sensorein­ heit 25 gibt an ihrem Ausgang das Sensorsignal M aus, also eine Meßspan­ nung, deren Größe vom Abstand (bzw. von der Kapazität) zwischen Sensor­ elektrode 26 und Werkstück abhängt. Dieses Sensorsignal M wird dem Eingang einer Abstandsregelschaltung 27 zugeführt, die das Sensorsignal M, das als Ist-Wertsignal dient, mit einem Soll-Wertsignal vergleicht. Ein vergleichsabhängiges Stellsignal wird vom Ausgang der Abstandsregel­ schaltung 27 über einen Schalter 28 und einen Servoverstärker 29 einem Motor 30 zugeführt, der seinerseits die Position eines nicht dargestellten Bearbeitungskopfs, an dem die Sensorelektrode 26 befestigt ist, in Abhän­ gigkeit des Stellsignals verändert. Auf diese Weise läßt sich z. B. der Ab­ stand der Sensorelektrode 26 vom Werkstück konstant halten.

Der Schalter 28 weist drei Schaltkontakte 28a, 28b und 28c auf. Ein be­ wegbares Schaltglied 28b ist ständig mit dem Schaltkontakt 28a verbun­ den, der seinerseits mit dem Eingang des Servoverstärkers 29 verbunden ist. Der Schaltkontakt 28b ist mit dem Ausgang der Abstandsregelschal­ tung 27 verbunden, während der Schaltkontakt 28c auf Masse liegt. Mit anderen Worten ist das Schaltglied 28d zwischen den Schaltkontakten 28b und 28c hin und her bewegbar.

Die Verschiebung des Schaltglieds 28d erfolgt über eine Stelleinrichtung 31, die von einem Störungsdetektor 32 angesteuert wird, der seinerseits am Eingang das Sensorsignal M empfängt.

Der Störungsdetektor 32 überwacht das von der Sensoreinheit 25 ausge­ gebene Sensorsignal M. Nach Erkennen einer Störung wird der Eingang des Servoverstärkers 29 gegen Masse geschaltet, wozu der Störungsdetek­ tor 32 die Stelleinrichtung 31 so ansteuert, daß durch sie das Schaltglied 28d mit dem Schaltkontakt 28c verbunden wird. Der Motor bzw. der durch ihn angesteuerte Antrieb für den Bearbeitungskopf behält dann seine aktuelle Position so lange bei, bis eine erneute Umschaltung des Schalters 28 erfolgt. Liegt keine Störung vor, so ist das Schaltglied 28d mit dem Schalt­ kontakt 28b verbunden. In diesem Fall wird die Abstandsregelung durch­ geführt.

Die Fig. 6 zeigt den genaueren Aufbau des Störungsdetektors 32. Er ent­ hält eine Verzögerungsleitung 33, die an ihrem Eingang das Sensorsignal M empfängt, das am Ausgang der Sensoreinheit 25 erscheint. Der Ausgang der Verzögerungsleitung 33 ist mit dem Eingang einer Subtrahierstufe 34 verbunden, deren zweiter Eingang (Subtraktionseingang) ebenfalls das Sensorsignal M empfängt, jedoch unverzögert. Der Ausgang der Subtra­ hierstufe 34 ist mit dem positiven Eingang eines Komparators 35 (Diffe­ renzverstärker) verbunden, dessen negativer Eingang eine Referenzspan­ nung empfängt. Über den Ausgang des Komparators 35 wird ein Monoflop 36 angesteuert, dessen Ausgangssignal zur Umschaltung des Schalters 28 herangezogen wird.

Mit Hilfe des in Fig. 6 gezeigten Störungsdetektors wird das von der Sen­ soreinheit 25 gelieferte Sensorsignal M von einem zeitlich verzögerten Sensorsignal M′ subtrahiert. Bei Signaleinbrüchen entstehen am Ausgang der Subtrahierstufe 34 positive Signale. Wenn diese Signale einen be­ stimmten Wert überschreiten, wird der Monoflop 36 getriggert. Der Aus­ gang des Monoflops 36 erzeugt ein "Einfriersignal", durch welches der Schalter 28 so umgeschaltet wird, daß das Schaltglied 28d mit dem Schalt­ kontakt 28c in Kontakt kommt, um den Eingang des Servoverstärkers 29 auf Masse zu legen. Mit anderen Worten wird dadurch der Eingang der Mo­ torendstufe für eine einstellbare Zeit gegen Masse geschaltet. Diese ein­ stellbare Zeit hängt von der Dauer der typischerweise auftretenden Stö­ rungen ab und läßt sich vorher in einem Probebetrieb ermitteln. Dasselbe gilt auch für die Verzögerungszeit der Verzögerungsleitung 33.

Tritt im Sensorsignal M während der Verzögerungszeit der Verzögerungs­ leitung 33 kein Signalzusammenbruch auf, so entspricht das Sensor­ signal M′ am Ausgang der Verzögerungsleitung 33 dem Sensorsignal M an deren Eingang. Die Subtrahierstufe 34 gibt daher an ihrem Ausgang nur ein sehr kleines Signal aus, so daß auch der Ausgang des Komparators 35 unterhalb einer gewissen Schwelle bleibt, wenn sein negativer Eingang Ref z. B. auf Masse liegt. In diesem Fall wird der Monoflop 36 nicht angesteu­ ert, so daß das Schaltglied 28d mit dem Schaltkontakt 28b verbunden bleibt.

Tritt jedoch während der Verzögerungszeit der Verzögerungsleitung 33 ein Signalzusammenbruch im Sensorsignal M auf so ist das verzögerte Sen­ sorsignal M′ (früheres Sensorsignal) wesentlich größer als das spätere Sensorsignal M. Die Subtrahierstufe 34 liefert daher ein relativ hohes Aus­ gangssignal zum positiven Eingang des Komparators 35, so daß dessen Ausgangssignal die Schwelle des Monoflops 36 überschreitet und der Mo­ noflop 36 angesteuert wird. Mit Hilfe des Ausgangssignals des Monoflops 36 wird jetzt das Schaltglied 28d des Schalters 28 mit dem Schaltkontakt 28c verbunden, um die Motorstellung bzw. Position des Bearbeitungs­ kopfs einzufrieren. Der Monoflop 36 und damit der Schalter 28 werden nach der genannten einstellbaren Zeit automatisch zurückgeschaltet, da­ mit die Abstandsregelung fortgesetzt werden kann.

Die Verzögerungszeit der Verzögerungsleitung 33 wird so eingestellt, daß nur schnelle Änderungen des Meßsignals durch Störungen, wie sie z. B. durch Plasma oder Spritzer erzeugt werden, zur Triggerung des Monoflops 36 führen, also zum Stillstand des Motors 30. Bei Schweißvorgängen be­ trägt die Verzögerungszeit z. B. 10 ms.

Durch Änderung der Referenzspannung des Komparators 35 läßt sich die Schwelle des Komparators 35 so einstellen, daß die Differenz des aktuellen und des verzögerten Meßsignals bei Störungen zur Triggerung des Mono­ flops 36 führt (Höhe bzw. Stärke der Störungen). Hierdurch ist ein Ab­ gleich auf spezielle Störungen des Meßsignals möglich.

Eine weitere Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens ist in der Fig. 7 gezeigt. Gleiche Elemente wie in Fig. 5 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Insbesondere kann auch der Störungsdetektor 32 in Fig. 7 den in Fig. 6 gezeigten Aufbau aufweisen.

Im Unterschied zur Schaltungsanordnung nach Fig. 5 ist bei der Schal­ tungsanordnung nach Fig. 7 der Ausgang der Abstandsregeleinrichtung 27 direkt mit dem Eingang des Servoverstärkers 29 verbunden. Demge­ genüber liegt der Schalter 28 am Eingang der Abstandsregelschaltung 27. Genauer gesagt ist der Schaltkontakt 28a des Schalters 28 mit dem Ein­ gang der Abstandsregelschaltung 27 verbunden, während der Schaltkon­ takt 28c mit dem Ausgang der Sensoreinheit 25 verbunden ist. Der Schalt­ kontakt 28b des Schalters 28 ist mit dem Ausgang einer Filterschaltung 37 verbunden, deren Eingang mit dem Ausgang der Sensoreinheit 25 verbun­ den ist. Das bewegbare Schaltglied 28d wird über die Stelleinrichtung 31 bewegt, um zwischen den Schaltkontakten 28b und 28c hin- und herge­ schaltet zu werden. Die Stelleinrichtung 31 wird wiederum vom Störungs­ detektor 32 angesteuert.

Die Filterschaltung 37 weist eine extrem niedrige Grenzfrequenz auf, die z. B. bei 2 Hz liegen kann.

Wird durch den Störungsdetektor 32 eine Störung im Sensorsignal M de­ tektiert, wie zuvor beschrieben, so wird für eine wählbare Zeit die zusätzli­ che Filterschaltung 37 hinter die Sensoreinheit 25 geschaltet, um die Stö­ rung im Sensorsignal M zu überbrücken. Hierzu wird das bewegbare Schaltglied 28 d des Schalters 28 vom Schaltkontakt 28c auf den Schalt­ kontakt 28b umgeschaltet. Die vorwählbare Zelt steht auch hier wiederum In Übereinstimmung mit der Dauer der typischerweise auftretenden Stö­ rungen und läßt sich im voraus ermitteln.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 7 kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn ein Eingriff auf die Abstandsregelung, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, nicht möglich ist. Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 7 wirkt viel­ mehr die Störungskompensation direkt auf das Sensorsignal M bzw. die Abstandsmeßspannung ein.

Claims (14)

1. Verfahren zur kapazitiven Messung des Abstands zwischen einem Werkstück (2, 3) und einem Bearbeitungskopf (1; 18) unter Verwendung einer am Bearbeitungskopf (1; 18) angebrachten Sensorelektrode (11; 13; 21; 26) zur Lieferung eines dem Abstand entsprechenden Sensorsignals (M), dadurch gekennzeichnet, daß

• - ein späterer Sensorsignalwert (M_i+1) mit einem Vergleichswert (V) vergli­ chen wird, der unter Heranziehung eines früheren Sensorsignalwerts (M_i) gebildet worden ist,
• - ein dem Vergleichswert (V) entsprechender Abstandswert wenigstens an­ nähernd beibehalten wird, wenn der spätere Sensorsignalwert (M_i+1) um mehr als einen vorbestimmten Betrag (S) kleiner ist als der Vergleichswert (V), und
• - ansonsten die Ermittlung des Abstandswerts anhand des späteren Sen­ sorsignalwerts (M_i+1) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sen­ sorsignal (M) zur Bildung der Sensorsignalwerte (M_i, M_i+1) in periodischen Zeiträumen (t) abgetastet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sen­ sorsignalwert (M_i, M_i+1) der Maximalwert in den jeweiligen periodischen Zeiträumen (Δt) herangezogen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Bildung des Vergleichswerts (V) aufeinanderfolgende Sensor­ signalwerte (M_i, M_i+1) gemittelt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Vergleichswert (V) nur durch den jeweils früheren Sensor­ signalwert (M_i) gebildet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß ein beizubehaltender Abstandswert über mehrere der periodi­ schen Abtastzeiträume (t) beibehalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vor­ bestimmte Betrag (S) für aufeinanderfolgende der mehreren Abtastzeit­ räume (t_i, t_i+1) schrittweise vergrößert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das Sensorsignal (M) einer Tiefpaßfilterung unterzogen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß das Sensorsignal (U) dadurch erzeugt wird, daß zwischen der Sensorelektrode (11; 13; 21; 26) und dem Werkstück (2, 3) verlaufende elektrische Feldlinien (12; 16) unmittelbar seitlich an einem Werkstück- Bearbeitungsbereich vorbeigeführt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein un­ mittelbar oberhalb des Werkstück-Bearbeitungsbereichs liegender Be­ reich des Bearbeitungskopfs (1; 18) durch ein Schirmpotential abge­ schirmt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsignal (M) durch elektrische Feldlinien (12) erzeugt wird, die hau­ benartig relativ zum Werkstück-Bearbeitungsbereich verlaufen.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsignal (M) durch elektrische Feldlinien (13) erzeugt wird, die hohl­ zylinderartig relativ zum Werkstück-Bearbeitungsbereich verlaufen.

13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sen­ sorsignal (M) durch elektrische Feldlinien an einer Stelle erzeugt wird, die in Bewegungsrichtung (B) des Bearbeitungskopfs (18) gesehen vor dem Werkstück-Bearbeitungsbereich liegt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Abstandsmessung und Werkstückbearbeitung einander abwechselnd wiederholt ausgeführt werden.