一种感光式断刀监测装置的制作方法

本发明涉及设备监测的技术领域，尤其是涉及一种感光式断刀监测装置。

背景技术：

数控钻孔机主要用于钻孔、扩孔、铰孔、攻丝等加工。它是数字控制的以钻削为主的孔加工机床。而印刷线路板上用以安装各种电子元器件的安装孔一般采用数控钻孔机加工而成。随着器件的微型化，对印刷线路板的加工精度也越来越高，相应的安装孔也越来越小，而钻头的直径需要与安装孔的直径配合，因此钻头也需要变细，导致钻头在高速切削过程中断裂的可能性变大，钻头的断裂即为断刀，而如果没有及时发现断刀现象将会造成印刷线路板报废。

目前，用于检测断刀现象的技术主要是接触式检测，公开号为cn201271749y的中国实用新型公开了一种pcb数控钻孔机的断刀检测装置，其包括主轴、装配于主轴上并与之电连接的钻头、装配于主轴上的吸屑罩、贴设在待加工pcb板上的铝片，其中：所述的断刀检测装置还包括装配在吸屑罩上的导电装置，所述导电装置通过所述铝片与所述钻头电连接。上述的导电装置包括导电基座、导电柱及复位弹簧。该发明通过主轴—钻头—铝片—导电柱—地线的电流信号通路检测钻头是否断裂，当电流信号突然减弱甚至消失即代表钻头发生断裂现象，从而方便操作人员及时进行维护。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：现有的接触式检测需要在pcb板上事先铺一层导电层，如铝片等，用以连通导电回路进而产生电流信号，因此增加了工艺步骤，而钻头在钻孔时需要穿过导电层，增加了工艺难度，降低了生产效率。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种感光式断刀监测装置，能减少工艺步骤，降低工艺难度，从而提高生产效率。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种感光式断刀监测装置，包括设置于钻孔机上的安装座以及设置于安装座上的感光组件；

所述感光组件包括设置于钻头一侧的发射器、设置于钻头另一侧且感光侧与发射器的发光侧正对的接收器、与钻孔机电连接的控制器以及警报器，所述发射器的发光路径与钻头的转动轴线相交；

所述接收器响应发射器的光信号以输出触发信号，所述控制器与接收器、警报器电连接以接收并响应触发信号进而控制警报器发出警报提示，所述控制器与钻孔机电连接以响应触发信号控制钻孔机停机。

通过采用上述技术方案，当钻头正常钻孔时挡住发射器发出的光，此时接收器未接收到光，因此触发信号未输出；而当钻头在钻孔过程中发生断裂时，发射器发出的光穿过钻头原来位置并照在接收器的感光侧上，以此使控制器响应触发信号进而控制警报器发出警报提示，同时控制器控制钻孔机停机，以此方便及时发现钻头的断裂现象，方便钻头的及时更换，且感光组件采用了非接触式的检测方式，因此待加工的印刷板上无需放置导电层，以此减少了工艺步骤，降低了工艺难度，从而提高了生产效率；且pcb板钻孔是一个动态过程，接触式检测容易产生接触不良的现象而使得信号产生不稳定的情况，而非接触式检测不受钻孔过程的影响，信号稳定，从而减少误触发的现象，提高准确度；且采用接触式检测时钻孔机的外壳需要通电，致使外壳无法起到接地保护的作用；钻孔机采用非接触式检测时可以同时应用于软板与硬板加工，使得加工的工件范围更广泛。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述发射器包括设置于安装座上的第一光纤，所述接收器包括设置于安装座上的第二光纤，所述第一光纤、第二光纤用于传输发射器的光且两者各自一端的端面相对，所述第一光纤、第二光纤上设置有连接安装座的连接件。

通过采用上述技术方案：通过第一光纤、第二光纤对发射器的光进行长距离传输，以此减少钻头两侧配置的硬件数量与体积，以此方便钻头的加工，同时避免钻头在加工时产生的振动损坏发射器与接收器，从而延长感光组件的使用寿命。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述安装座上沿钻头径向对称开设有安装槽，所述连接件包括与安装槽插接配合的连接块，所述连接块内开设有导光通道，所述第一光纤与第二光纤分别插入钻头两侧连接块的导光通道内，所述导光通道开口的另一端与钻头相对。

通过采用上述技术方案，连接块与安装槽插接配合，以此锁定连接块的位置，避免连接块松动而影响光路的准确度；且第一光纤与第二光纤分别插入两个连接块的导光通道内，通过导光通道减少外界光对接收器的干扰，减少误操作的现象；同时导光通道提高光纤的稳定性，以此提升光路的准确度，避免光路偏移而发生钻头断裂时接收器未触发的情况，从而避免影响断刀现象的正常检测。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述安装座上位于钻头的周侧设置有遮光盘，所述遮光盘上同轴固定有遮光环，遮光环上开设有导光槽，所述导光槽沿发射器的光路分布，所述导光槽的底部开口边沿的高度低于发射器的光路高度。

通过采用上述技术方案，导光槽的底部开口边沿的高度低于发射器的光路高度，以此遮蔽外界光，减少外界光对接收器的影响，减少误操作的现象，从而提高感光组件的稳定性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述连接块上开设有直角槽，所述直角槽内沿两侧内壁连接处开设有与导光通道连通的沟槽，沟槽呈凹弧形，用于供第一光纤、第二光纤插接，所述直角槽内壁上螺纹穿设有沉头螺钉，所述沉头螺钉锥形面与光纤周侧壁抵接，且所述沉头螺钉与直角槽内壁之间留有宽度均小于第一光纤与第二光纤直径的间隙。

通过采用上述技术方案，沟槽用于对第一光纤或第二光纤靠安装座的一侧进行限位，减少第一光纤或第二光纤的相对滚动，沉头螺钉的锥形面与第一光纤或第二光纤的周侧壁抵接，以使第一光纤或第二光纤的另一侧与直角槽的内壁抵接，以此使第一光纤或第二光纤形成三点支撑，进而锁定第一光纤与第二光纤，从而提高第一光纤与第二光纤的稳定性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述导光通道上靠沟槽的一端连通有清屑孔，所述清屑孔上连通有用于供给高压气体的供气源。

通过采用上述技术方案，供气源向清屑孔内灌入高压气体，高压气体通过清屑孔进入导光通道内，以此通过气流去除粘附或堵塞在导光通道或导光槽内的粉尘、碎屑等杂质，避免杂质挡住发射器的光路而使控制器误操作，提高断刀检测的准确度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述清屑孔的气流方向与发射器的光路呈夹角，且清屑孔内的气流朝向钻头方向传输。

通过采用上述技术方案，清屑孔的气流方向与发射器的光路呈夹角，以此避免气流与导光通道直冲而增大了风压的损失，以此降低供气源的负荷；同时清屑孔内的气流朝向钻头方向传输，以此使导光通道与第一光纤或第二光纤插接的一段上产生负压，以此吸附并清除粘附在第一光纤或第二光纤端面上的杂质，提高透光率，从而提高检测精度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述安装座上开设有与供气源连通的进气通道，当所述连接块与安装槽插接时进气通道的出风口与清屑孔连通，且所述进气通道的出风口边沿上设置有密封圈。

通过采用上述技术方案，当连接块插入安装槽内时进气通道的出风口与清屑孔连通，以此方便供气源内输出的高压气体清理导光通道内的杂质，以此避免杂质挡住发射器的光路而干扰感光组件的正常检测，同时方便连接块的拆装，减少单独连接管道的维护量，提升维护效率；且进气通道的出风口边沿上设置有密封圈，从而提升密封性，减少风压的损失，提升节能性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述连接块沿钻头轴向滑移设置于安装座上，所述安装座上设置有驱动两个连接块同步滑移的驱动件，当连接块滑动时发射器的发光侧始终朝向接收器的感光侧。

通过采用上述技术方案，第一光纤、第二光纤分别与两个连接块连接，当驱动件带动两个连接块同步移动时第一光纤与第二光纤同步滑动，此时发射器的发光侧始终朝向接收器的感光侧，以此在钻孔前查看整个钻头，避免钻头歪斜而影响钻孔品质；当钻头歪斜时连接块在滑动时钻头难以再遮蔽发射器的光路进而触发控制器，从而提示操作人员；同时缩小感光组件检测的盲区，避免钻头底端断裂。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述安装座的一侧设置有导向孔，所述导向孔内滑移穿设有与两个连接块固定的支架，所述驱动件包括与安装座连接的气缸，所述气缸的活塞杆与支架连接以带动连接块沿钻头轴向滑动。

通过采用上述技术方案，支架与导向孔滑移连接，以此对连接块进行导向，同时当气缸带动支架滑动时支架带动连接块同步滑动，从而避免发射器的发光侧与接收器的感光侧错位而影响检测的精确度，从而提高感光组件的稳定性。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

当钻头在钻孔过程中发生断裂时，发射器发出的光穿过钻头原来位置并照在接收器的感光侧上，此时接收器发出触发信号，以此使控制器响应触发信号进而控制警报器发出警报提示，同时控制器控制钻孔机停机，以此方便及时发现钻头的断裂现象，方便钻头的及时更换，且待加工的印刷板上无需放置导电层，因此减少了工艺步骤，降低了工艺难度，从而提高了生产效率；

导光槽的底部开口边沿的高度低于发射器的光路高度，以此遮蔽外界光，减少外界光对接收器的影响，减少误操作的现象，从而提高感光组件的稳定性；

沟槽用于对第一光纤或第二光纤靠安装座的一侧进行限位，减少第一光纤或第二光纤的相对滚动，沉头螺钉的锥形面与第一光纤或第二光纤的周侧壁抵接，以使第一光纤或第二光纤的另一侧与直角槽的内壁抵接，以此使第一光纤或第二光纤形成三点支撑，进而锁定第一光纤与第二光纤，从而提高第一光纤与第二光纤的稳定性。

附图说明

图1是实施例一的整体结构示意图；

图2是图1中a部分的局部放大示意图；

图3是实施例一的侧面结构示意图；

图4是沿图3中b-b线的部分剖面结构示意图，主要展示导光通道；

图5是实施例一的电路原理图；

图6是实施例二的部分结构示意图，主要展示支架。

附图标记：1、钻孔机；11、钻头；2、安装座；21、安装槽；22、导向孔；23、进气通道；24、遮光盘；241、遮光环；242、导光槽；3、感光组件；31、发射器；32、第一光纤；33、接收器；34、第二光纤；35、控制器；36、警报器；4、连接件；41、连接块；42、导光通道；43、直角槽；44、沟槽；45、沉头螺钉；46、清屑孔；5、驱动件；51、支架；52、气缸。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种感光式断刀监测装置，包括设置于钻孔机1上的安装座2以及设置于安装座2上的感光组件3。钻孔机1包括机体以及安装于机体上的机械臂，钻头11转动连接于机械臂的底端，以此方便机械臂带动钻头11进行定位与钻孔。安装座2呈圆环状，环绕钻头11分布且其中心轴线与钻头11的转动轴线重合，且安装座2与机械臂的底端通过螺钉固定。

参照图1、图2，感光组件3包括设置于钻头11一侧的发射器31、设置于钻头11另一侧且感光侧与发射器31的发光侧正对的接收器33以及与钻孔机1电连接的控制器35。发射器31包括激光灯以及设置于安装座2上的用于光传输的第一光纤32，接收器33包括设置于安装座2上的用于光传输的第二光纤34，激光灯通过螺钉固定于安装座2上，第一光纤32、第二光纤34采用光导纤维，具有传输光的功能，且第一光纤32的一端端面与第二光纤34的一端端面相对，以此传导激光灯发出的光。

第一光纤32、第二光纤34用于对发射器31的光进行长距离传输，以此减少钻头11两侧配置的硬件数量与体积，以此方便钻头11的加工，同时避免钻头11在加工时产生的振动损坏发射器31与接收器33，从而延长感光组件3的使用寿命。安装座2上沿钻头11径向对称开设有安装槽21，安装槽21呈u形，其一侧与安装座2的周侧壁连通，且第一光纤32、第二光纤34上设置有连接安装座2的连接件4。连接件4包括与安装槽21插接配合的连接块41，连接块41通过螺钉与安装座2固定，且安装槽21用于锁定连接块41的位置，避免连接块41松动而影响光路的准确度。

参照图3、图4，连接块41内水平开设有导光通道42，第一光纤32与第二光纤34分别插入钻头11两侧连接块41的导光通道42内，以此减少外界光对接收器33的干扰，减少误操作的现象。且两个导光通道42开口的另一端与钻头11相对，以此使发射器31的光与钻头11相对，且当钻头11断裂后发射器31的光与接收器33的感光侧正对，方便检测钻头11是否断裂。导光通道42提高了光纤的稳定性，以此提升光路的准确度，避免光路偏移而发生钻头11断裂时接收器33未触发的情况，从而避免影响断刀现象的正常检测。

参照图2、图5，安装座2上设置有警报器36，发射器31的发光路径与钻头11的转动轴线相交，接收器33响应发射器31的光信号以输出触发信号，控制器35与接收器33、警报器36电连接以接收并响应触发信号进而控制警报器36发出警报提示，控制器35与钻孔机1电连接以响应触发信号控制钻孔机1停机。接收器33还包括光敏电阻rf以及与光敏电阻rf串联于同一回路内的分压电阻r3，光敏电阻rf与分压电阻r3形成分压电路，当钻头11断裂时激光灯的光照射在光敏电阻rf上，光敏电阻rf的阻值减小以使光敏电阻rf与分压电阻r3的连接点的电压降低，当光敏电阻rf与分压电阻r3的连接点的电压降低至设定值时输出触发信号。

控制器35包括pnp型三极管q1，pnp型三极管q1的基极连接于光敏电阻rf与分压电阻r3的连接点，其集电极通过电阻r2连接于vcc端，其发射极连接于警报器36。光敏电阻rf与分压电阻r3的连接点的电压降低至设定值时，即pnp型三极管q1的基极输入触发信号时pnp型三极管q1的集电极与发射极导通。警报器36包括蜂鸣器，蜂鸣器的输入端与pnp型三极管q1的发射极连接，其输出端接地，当pnp型三极管q1的集电极与发射极导通时蜂鸣器得电，此时蜂鸣器发声以提示操作人员及时注意钻头11，方便及时维护。

安装座2上位于钻头11的周侧设置有遮光盘24，遮光盘24呈圆环状且其中心轴线与钻头11的转动轴线重合，遮光盘24通过螺钉与安装座2固定。遮光盘24上同轴固定有呈圆环状的遮光环241，遮光盘24与遮光环241一体成型，遮光环241采用不透光材质，如钢材质，且遮光环241上开设有导光槽242，导光槽242有两个且沿钻头11径向对称分布于钻头11的两侧，导光槽242的一侧开口与钻头11，另一侧开口与发射器31或接收器33相对。导光槽242的底部开口边沿的高度低于发射器31的光路高度，以此遮蔽外界光，减少外界光对接收器33的影响，减少误操作的现象，从而提高感光组件3的稳定性。

连接块41上开设有直角槽43，第一光纤32或第二光纤34一侧与直角槽43内壁抵接，直角槽43内沿两侧内壁连接处开设有与导光通道42连通的沟槽44，用于供第一光纤32、第二光纤34插接，沟槽44呈凹弧形，以此贴合第一光纤32与第二光纤34，减少第一光纤32或第二光纤34的相对滚动。直角槽43内壁上螺纹穿设有沉头螺钉45，沉头螺钉45上靠螺牙一侧设置有锥形面，沉头螺钉45锥形面与光纤周侧壁抵接。沉头螺钉45在转动时推动第一光纤32或第二光纤34插入沟槽44内，且使第一光纤32或第二光纤34一侧抵紧直角槽43内壁，此时第一光纤32或第二光纤34得到三点支撑，进而锁定第一光纤32与第二光纤34，从而提高第一光纤32与第二光纤34的稳定性。且沉头螺钉45与直角槽43内壁之间留有宽度均小于第一光纤32与第二光纤34直径的间隙，以此避免第一光纤32与第二光纤34脱离连接块41。

参照图2、图4，导光通道42上靠沟槽44的一端连通有清屑孔46，清屑孔46呈圆孔状，且清屑孔46上连通有用于供给高压气体的供气源，供气源包括气泵，气泵与钻孔机1通过螺钉固定。气泵向清屑孔46内灌入高压气体，高压气体通过清屑孔46进入导光通道42内，以此通过气流去除粘附或堵塞在导光通道42或导光槽242内的粉尘、碎屑等杂质，避免杂质挡住发射器31的光路而使控制器35误操作，提高断刀检测的准确度。且清屑孔46的气流方向与发射器31的光路呈夹角，以此避免气流与导光通道42直冲而增大了风压的损失，以此降低供气源的负荷。且清屑孔46内的气流朝向钻头11方向传输，以此使导光通道42与第一光纤32或第二光纤34插接的一段上产生负压，以此吸附并清除粘附在第一光纤32或第二光纤34端面上的杂质，提高透光率，从而提高检测精度。

安装座2上开设有与供气源连通的进气通道23，进气通道23呈l形，供气源还包括与气泵连通的软管，软管的一端与进气通道23一端开口边沿密封粘接固定，进气通道23另一端开口与清屑孔46相对。当连接块41安装至安装座2上时进气通道23的出风口与清屑孔46连通，以此方便供气源内输出的高压气体进入清屑孔46内并清理导光通道42内的杂质，以此避免杂质挡住发射器31的光路而干扰感光组件3的正常检测。且进气通道23的出风口边沿上设置有密封圈，密封圈采用橡胶材质，呈圆环状且与进气通道23开口边沿粘接固定，密封圈用于提升密封性，以此减少风压的损失，提升节能性。

本实施例的实施原理为：当钻头11正常钻孔时钻头11靠机械臂的一端挡住发射器31发出的光，此时接收器33未接收到光，因此触发信号未输出，此时钻孔机1正常运作。

而当钻头11在钻孔时发生断裂时，发射器31发出的光穿过钻头11原来位置并照在接收器33的感光侧，此时接收器33输出触发信号，以此使控制器35响应触发信号进而控制警报器36发出警报提示。同时控制器35控制钻孔机1停机，以此方便及时发现钻头11的断裂现象，方便钻头11的及时更换，且待加工的印刷板上无需放置导电层，因此减少了工艺步骤，降低了工艺难度，从而提高了生产效率。

当钻孔机1开启时，气泵启动并向清屑孔46与导光通道42内灌输高压气体，以此通过气流清除导光通道42与导光槽242内的碎屑、粉尘等杂质，从而避免影响感光组件3的检测准确率。

实施例二：参照图6，一种感光式断刀监测装置，其与实施例一的区别在于：安装座2的一侧设置有导向孔22，导向孔22呈圆形，导向孔22内滑移穿设有与两个连接块41通过螺钉固定的支架51，导向孔22用于对支架51进行导向。连接块41沿钻头11轴向滑移设置于安装座2上，且安装座2上设置有驱动两个连接块41同步滑移的驱动件5，驱动件5包括与安装座2连接的气缸52。

气缸52的缸体与安装座2通过螺钉固定，其活塞杆与支架51通过螺钉固定，以此带动连接块41沿钻头11轴向滑动，而支架51在滑动时带动两个连接块41同步滑动，以此使连接块41滑动时发射器31的发光侧始终朝向接收器33的感光侧，从而避免发射器31的发光侧与接收器33的感光侧错位而影响检测的精确度，从而提高感光组件3的稳定性。

本实施例的实施原理为：当气缸52带动支架51滑动时支架51带动连接块41同步滑动，以此带动第一光纤32与第二光纤34同步滑动，此时发射器31的发光侧始终朝向接收器33的感光侧，以此在钻孔前查看整个钻头11，避免钻头11歪斜而影响钻孔品质。

当钻头11歪斜时连接块41在滑动时钻头11难以再遮蔽发射器31的光路进而输出触发信号，此时控制器35动作并控制钻孔机1与警报器36响应，从而提示操作人员及时进行更换，避免歪斜的钻头11损坏电路板工件。同时光路可调节的设置缩小了感光组件3检测的盲区，弥补了当钻头11底端断裂时光路无法检测到断刀现象的缺陷，从而提高了实用性。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。