专利名称：数控钻孔机床接触式断头检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在数控钻孔机床上用于检测钻头是否出现断 头的检测电路。
技术背景现有用于检测数控钻孔机床的断头检测是通过一定的方法将激励 信号加载到钻头上，当钻头与检测端接触时时就会产生一个检测信号， 通过检测信号的周期即可判断是否出现断头。目前主要有以下两种检测方法。信号接触注入式该方法的具体作法是，将主轴的外壳与主轴的 夹持外套绝缘，同时将压脚与压脚蹬杆也绝缘起来，工作时，将一定 频率的交流信号加在主轴外壳上，将检测电路的输入端接在压脚的外 壳上，当钻具下行时，压脚首先与线路板上层铜箔形成通路，钻具继 续下行，钻头与铜箔面接触，将预加在电机外壳上的交流信号，通过 钻头、压脚、加载到检测电路的输入端，使系统得到接触信号。这种 方法在国内最早于80年代中期，在一些中低档机床上使用过，暴露出 两个缺点，1、电机外壳必须绝缘，压脚也必须绝缘，同时压脚必须用 金属与铜箔接触，硬碰硬，容易造成压痕。2、当板面上有较大颗粒粉尘污染时，会失控。于是后来改为将信号输入端改在铜箔面，用一个 专门的压盘来接通信号，虽然解决了接触可靠问题，但是使用起来不 能兼容各种大小工件，必须拼板。 信号穿透注入式该方法的优点是对压脚、电机外壳不作任何处 理，将信号拾取端，放在工件的底层铜箔上，工作时，压脚先将表层 通过压脚接地，当钻头钻到下层时，下层铜箔通过钻头体于表层连通 而接地，于是信号拾取端被置"O"而完成检测。同时也可以判断是否 有未贯穿的盲孔。信号源可用直流，也可用交流。该方法的缺点是对 已折断相嵌在层间的断头，必须处理掉，否则检测电路无法正常工作。 发明内容本实用新型的目的在于提供一种数控钻孔机床接触式断头检测系 统，采用注入信号旁路式结构，结构更加简单，无需对数控钻孔机床 的结构进行修改，使用更加方便。本实用新型是这样来实现上述目的的数控钻孔机床接触式断头检测系统，包括信号源和检测电路，信 号源的输出端以及检测电路的输入端与电机主轴压脚相连，电机外壳 与地线连接，当钻头与工件接触时，信号源输出的信号经压脚、工件、 钻头和电机外壳被旁路与地线相连。本实用新型的有益效果是采用注入信号旁路式结构，也就是信 号源的输出端同时与检测电路的输入端相连，当压脚、工件、钻头和 电机外壳没有形成交流回路时，检测电路获得信号源的输出信号，当 钻头与工件接触时，上述部件形成交流回路，那么相当于信号源的输 出信号与地线相连，检测电路检测到的输入信号为零或较低。在钻头正常的情况下，上述过程有一个固定的周期，如果出现周期变长，那 么就说明出现钻头断头。该结构相对与现有的断头检测系统更加简单, 而且安装时无需对数控钻孔机床的结构进行修改，使用更加方便可靠。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明 图1是本实用新型的结构示意图； 图2是本实用新型检测电路的电路原理图。
具体实施方式
参照图1，数控钻孔机床接触式断头检测系统，包括信号源Ul 和检测电路U2，信号源U1的输出端以及检测电路U2的输入端与电 机主轴压脚l相连，电机2的外壳与地线连接，当钻头3与工件4接 触时，信号源U1输出的信号经压脚1、工件4、钻头3和电机2的外 壳被旁路与地线相连。采用注入信号旁路式结构，也就是信号源Ul 的输出端同时与检测电路U2的输入端相连，当压脚l、工件4、钻头 3和电机3的外壳没有形成交流回路时，检测电路U2获得信号源的输 出信号，当钻头3与工件4接触时，上述部件形成交流回路，那么相 当于信号源的输出信号与地线相连，检测电路U2检测到的输入信号 为零或较低。在钻头3正常的情况下，上述过程有一个固定的周期， 如果出现周期变长，那么就说明出现钻头3断头。该结构相对与现有 的断头检测系统更加简单，而且安装时无需对数控钻孔机床的结构进 行修改，使用更加方便可靠。下面根据电路原理图对检测电路U2的进行详细的说明，参照图 2。检测电路U2，其包括比较电路U21和输出适配电路U22，比较电 路U21的输入端与电机主轴压脚1相连，比较电路U21的输出端连接 输出适配电路U22。其中比较电路U21包括整流器D1至D8、积分电 路及比较器IC2、 IC3，检测电路U2的输入端依次与整流器Dl至D8、 积分电路和比较器IC2、 IC3的同相输入端相连，比较器IC2、 IC3的 反相输入端与基准电压相连，比较器IC2、IC3的输出端与输出适配电 路相连U22。输出适配电路U22为反相器IC4。所述积分电路为积分 电容C1至C8，分别连接于比较器IC2、 IC3同相输入端和地线之间。 积分电容C1至C8并联有泄放电阻R34至R41。信号源Ul包括振荡电路Ul 1和放大集成电路U12，振荡电路Ul 1 的输出端与放大集成电路U12的输入端相连，放大集成电路U12的输 出端与电机主轴压脚1相连。其中振荡电路U11包括由电阻R43、R44、 电容Cll组成的RC振荡回路和与非门IC5A、 IC5B、 IC5C整形电路。 放大集成电路U12的输出端串联电阻R1至R8后再与电机主轴压脚1 相连。本断头检测系统的工作原理是钻头在电机的驱动下产生旋转， 从初始位置向下运动，在钻头还没有与工件接触前，压脚l、工件4、 钻头3和电机2的外壳没有形成交流回路，那么由信号源U1输出的 交流信号输入到检测电路U2中，首先由整流管D1至D8、积分电容 Cl至C8、泄放电阻R34至R41组成整流电路对输入的交流信号进行 整流获得相应的直流信号再送至比较器IC2、 IC3的同相输入端，而比 较器IC2、 IC3的反相输入端与基准电压相连，此时同相输入端的电平 比反相输入端的高，那么比较器IC2、 IC3的输出端为高电平经反相器 反相后输出低电平到相应的数据采集系统或控制系统。当钻头3继续 向下运动并与工件接触时，压脚1、工件4、钻头3和电机3的外壳形 成交流回路，相当于检测电路U2的输入端与地线相连，此时输入电 平为零或者较低，那么在比较器IC2、 IC3的同相输入端的输入电平比
反相输入端的低，因此比较器IC2、 IC3翻转输出低电平到反相器转为 高电平后输出到数据采集系统或控制系统。如果钻头3的下降速度恒 定且保持完好，那么比较器U2输出端的高低电平之间的转换周期也 为恒定值，但是钻头3—旦发生断裂，则转换周期就会发生变化，那 么数据采集系统或控制系统就会作出警告或者直接停机，通知用户及 时更换钻头3。另外，为了便于观察钻头的位置，输出适配电路U22的输出端还 连接有状态显示电路，由发光二极管LED1至LED8串接限流电阻R45 至R2组成，也就是当钻头没有与工件接触，那么发光二极管LED1 至LED8熄灭，而当钻头与工件接触时，发光二极管LED1至LED8及冗o
权利要求1.数控钻孔机床接触式断头检测系统，其特征在于包括信号源(U1)和检测电路(U2)，信号源(U1)的输出端以及检测电路(U2)的输入端与电机主轴压脚(1)相连，电机(2)的外壳与地线连接，当钻头(3)与工件(4)接触时，信号源(U1)输出的信号经压脚(1)、工件(4)、钻头(3)和电机(2)的外壳被旁路与地线相连。
2. 根据权利要求1所述的数控钻孔机床接触式断头检测系统，其特征在于 检测电路(U2)包括比较电路(U21)和输出适配电路(U22),比较 电路(U21)的输入端与电机主轴压脚(1)相连，比较电路(U21)的 输出端连接输出适配电路(U22)。
3. 根据权利要求1所述的数控钻孔机床接触式断头检测系统，其特征在于 信号源(Ul)包括振荡电路(U11)和放大集成电路(U12)，振荡电路(U11)的输出端与放大集成电路(U12)的输入端相连，放大集成电 路(U12)的输出端与电机主轴压脚(1)相连。
4. 根据权利要求2所述的数控钻孔机床接触式断头检测系统，其特征在于 所述比较电路(U21)包括整流器(Dl至D8)、积分电路及比较器(IC2、 IC3)，检测电路(U2)的输入端依次与整流器(D1至D8)、积分电路 和比较器(IC2、 IC3)的同相输入端相连，比较器(IC2、 IC3)的反相 输入端与基准电压相连，比较器(IC2、 IC3)的输出端与输出适配电路 相连(U22)。
5. 根据权利要求2所述的数控钻孔机床接触式断头检测系统，其特征在于 所述输出适配电路(U22)为反相器(IC4)。
6. 根据权利要求2所述的数控钻孔机床接触式断头检测系统，其特征在于输出适配电路(U22)的输出端还连接有状态显示电路，由发光二极管 (LED1至LED8)串接限流电阻(R45至R2)组成。
7. 根据权利要求4所述的数控钻孔机床接触式断头检测系统，其特征在于 所述积分电路为积分电容(C1至C8)，分别连接于比较器(IC2、 IC3) 同相输入端和地线之间。
8. 根据权利要求7所述的数控钻孔机床接触式断头检测系统，其特征在于 积分电容(C1至C8)并联有泄放电阻(R34至R41)。
专利摘要本实用新型公开了数控钻孔机床接触式断头检测系统，包括信号源和检测电路，信号源的输出端以及检测电路的输入端与电机主轴压脚相连，电机外壳与地线连接，当钻头与工件接触时，信号源输出的信号经压脚、工件、钻头和电机外壳被旁路与地线相连。该结构相对与现有的断头检测系统更加简单，而且安装时无需对数控钻孔机床的结构进行修改，使用更加方便可靠。
文档编号G01N27/00GK201034957SQ20072005170
公开日2008年3月12日 申请日期2007年5月18日 优先权日2007年5月18日
发明者吴德林 申请人:江门市科杰机械自动化有限公司