專利名稱：Pcb鉆孔機斷刀檢測方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種斷刀檢測方法及其裝置，尤其涉及一種PCB鉆孔機斷 刀檢測方法及其裝置，屬于車削技術領域。
背景技術：
目前數(shù)控PCB鉆孔機在加工作業(yè)時， 一旦發(fā)生刀具斷裂或者刀具頭部 崩裂，則無法進行正常加工。因此，需要及時檢測到斷刀的情況，并由PCB 鉆孔機的控制系統(tǒng)及時發(fā)出警告信號或者自動換取下一刀具。如果無法正 常檢測出斷刀的狀態(tài)，貝何能會弓l起漏孔等諸多問題，導致被加工PCB板 報廢。
當前常用的PCB鉆 L機斷刀檢測方式有光纖對射式、粉塵檢測以及接 觸式斷刀檢測等方式。具體來說，光纖對射式是由兩根光纖及相應的處理 電路完成， 一根光纖連接處理電路的光信號發(fā)射端，另一根光纖則連接處 理電路的光信號接收端，當?shù)毒呶磾鄷r，光信號被刀具阻擋。但是，當光 纖對射式采用的兩根光纖對射的頭部被粉塵所阻擋時，則無法正常使用， 因此需要經(jīng)常維護，而且無法檢測出刀具頭部崩裂的情況。
對于粉塵檢測來說，其是檢測鉆孔時加工主軸前端吸屑罩內(nèi)的粉塵濃 度來判斷是否斷刀，此方式的缺點是無法及時檢測出斷刀情況，有一定滯 后，并且同樣無法檢測出刀具的崩裂。
傳統(tǒng)的接觸式斷刀檢測方式是采取模擬電路，由振蕩電路產(chǎn)生一定頻 率的波形并通過主軸的外殼傳遞到刀具上與被加工PCB板上的鋁片導體接 地。在使用過程中，當?shù)毒呓佑|鋁片，則信號接收端的波形發(fā)生變化。此
4200810157097. 1 信號經(jīng)過濾波后進入比較器判斷再輸出相應信號。但是，由于主軸外殼需 要輸入信號，因此無法接到地上起保護作用，而且由于PCB鉆孔加工過程 是個動態(tài)的過程，檢測信號始終無法穩(wěn)定，即便是采取濾波的措施，則又 會帶來信號的延時問題。
因此，需要一種裝置嶄新的PCB鉆孔機斷刀檢測方法和相應的裝置來 彌補上述技術的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題，提供一種
PCB鉆 L機斷刀檢測方法及其裝置。
本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn)
PCB鉆孔機斷刀檢測方法，其包括以下歩驟~~^驟①由單片機輸 出周期性窄脈沖信號到三極管的基極，驅(qū)動高頻變壓器的初級；步驟② 變壓器初級根據(jù)單片機輸入管腳的波形變化，判斷是否存在斷刀現(xiàn)象；步 驟③單片機若檢測到斷刀現(xiàn)象，輸出相應的信號給數(shù)控機床控制系統(tǒng)。
上述的PCB鉆孔機斷刀檢測方法，其中步驟②中所述的"判斷"過 程是，當單片機接收到的波形在第一波形和第二波形之間周期切換時，判 斷為"正常運行"，當單片機只能接收至嗨一波形時，判斷為"發(fā)生斷刀"。
PCB鉆孔機斷刀檢測裝置，涉及PCB鉆孔機的主軸外殼、主軸轉子、 刀具，主軸轉子位于主軸外殼內(nèi)，主軸轉子上設置有刀具，其特征在于包 括單片機，用于產(chǎn)生信號以及接收檢測信號；信號接口模塊，包含輸出 信號放大及輸入信號整形電路；外圍信號傳輸回路，包括主軸外殼、氣隙 電容、主軸轉子、刀具以及被加工PCB板上的導體，互聯(lián)構成；外圍信號 傳輸回路上連接有高頻變壓器，與單片機、信號接口模塊互聯(lián)組成斷刀檢
上述的PCB鉆孔機斷刀檢測裝置，其中所述單片機的輸出管腳連接有三極管的基極，輸出周期性窄脈沖信號，通過三極管驅(qū)動高頻變壓器的 初級。
進一步地，上述的PCB鉆孔機斷刀檢測裝置，其中所述的高頻變壓 器由磁環(huán)及其纏繞在磁環(huán)上的導線構成，其初級由連接信號接口模塊的端 口構成，其次級由連接主軸外殼以及地線的端口構成。
再進一步地，上述的PCB鉆孔機斷刀檢領蝶置，其中所述的氣隙電 容位于主軸外殼與主軸轉子之間。
本發(fā)明技術方案的突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步主要體現(xiàn)在采用 本發(fā)明后，針對PCB鉆孔加工的動態(tài)過程，能始終確保檢測信號的穩(wěn)定， 避免檢測信號的不穩(wěn)定帶來輸出信號不穩(wěn)定。同時，檢測迅速，不受加工 環(huán)境的粉塵、光線的變化所影響。再者，由于本發(fā)明輸出信號無需采取濾 波措施，因此免去了無法預估的延時，提高了精度信號，在無需增加其他 成本的情況下即可應用于PCB盲埋孔的加工。


本發(fā)明的目的、優(yōu)點和特點，將通過下面優(yōu)選實施例的非限制性說明 進行圖示和解釋。這些實施例僅是應用本發(fā)明技術方案的典型范例，凡采 取等同替換或者等效變換而形成的技術方案，均落在本發(fā)明要求保護的范 圍之內(nèi)。這些附圖當中，
圖1是本發(fā)明實施構造示意圖2是單片機及其周邊電路、信號接口模塊的示意圖3是單片機工作過程中所輸出和接收的波形示意圖4是單片機輸入控制系統(tǒng)內(nèi)的波形示意圖。 圖中各附圖標記的含義如下
1 單片機及其周邊電路 2 信號接口模塊 3 外圍信號傳輸回路 31高頻變壓器32 主軸外殼 33 氣隙電容
34 主軸轉子 35 刀具
36鋁片 4 控制系統(tǒng)
5 單片機輸出波形 6 第一波形
7 第二波形
具體實施例方式
本發(fā)明涉及PCB鉆孔機斷刀檢領啦術，其檢測裝置如圖l、圖2所示， 涉及PCB鉆孔機的主軸外殼32、主軸轉子34、刀具35，主軸轉子34位于 主軸外殼32內(nèi)，主軸轉子34上設置有刀具35，其特別之處在于包括單 片機及其周邊電路l，用于產(chǎn)生信號以及接收檢測信號。在此期間，若檢測 到正確信號，則輸出相應的信號指示給數(shù)控機床控制系統(tǒng)4。進一步來看， 單片機的輸出管腳連接有三極管的基極，且單片機的輸出管腳周期性窄脈 沖信號，通過三極管驅(qū)動高頻變壓器31的初級，以此來產(chǎn)生信號。
信號接口模塊2，包含輸出信號放大及輸入信號整形電路。外圍信號傳 輸回路3，其通過主軸外殼32、氣隙電容33、主軸轉子34、刀具35以及 被加工PCB板上的導體，相互連接構成。具體來說所述的主軸外殼32 與主軸轉子34之間構成氣隙電容33。并且，結合現(xiàn)有的PCB加工技術來 說，所述的導體為鋁片36。
同時，夕卜圍信號傳輸回路3上連接有高頻變壓器31,與單片機、信號 接口模塊2互聯(lián)組成斷刀檢測回路。所述的高頻變壓器31由磁環(huán)及其纏繞 在磁環(huán)上的導線構成，其初級由連接信號接口模塊2的端口構成，其次級 由連接主軸外殼32以及地線的端口構成。在工作期間，高頻變壓器31通 過輸入信號整形電路，轉化為數(shù)字信號，輸入單片機的輸入管腳，令單片 機完成信號檢測。在上述過程中，所產(chǎn)生的信號有可能會發(fā)生變化，其是由主軸外殼32
與主軸轉子34在工作時構成的氣隙電容33、刀具35、被加工PCB板上的導體構成的回路阻抗變化所形成的。
本發(fā)明的工作情況大致如下首先，由單片機的輸出管腳輸出周期性窄脈沖信號到三極管的基極，驅(qū)動在高頻變壓器31的初級。同時，高頻變壓器31次級連接外圍信號傳輸回路3。根據(jù)變壓器初級檢測加工過程中，輸入到單片機輸入管腳波形的變化，來判斷是否存在斷刀現(xiàn)象。最后由單片機輸出相應的信號給數(shù)控機床控制系統(tǒng)4。
再進一步結合圖2來說單片機U9上電復位以后，由其第13腳輸出周期性的窄脈沖信號，通過電阻R7和電容C4組成的網(wǎng)絡連接到三極管Ql的基極。三極管Q1的集電極輸出放大后的信號，通過電阻R6連接到高頻變壓器31的初級。根據(jù)變壓器的原理，高頻變壓器31的次級感應相應的周期信號。
當PCB鉆孑L機工作時，PCB鉆孔機主軸夾持刀具35進行往復運動，因此刀具35會不時地接觸被加工PCB板上覆蓋的鋁片36。此時，由主軸外殼32、主軸外殼32與主軸轉子34之間的氣隙電容33、主軸轉子34、刀具35以及被加工PCB板上覆蓋的鋁片36所構成的高頻變壓器31的次級回路阻抗也相應的發(fā)生變化。
具體來說，高頻變壓器31的次級回路阻抗發(fā)生變化時，連接到高頻變壓器31初級的電阻R2—端的信號波形也發(fā)生相應變化。此信號通過電阻R2、電阻R1分壓后輸入到高速比較器U2，高速比較器U2輸入的另一端連接到電阻R3、精密可調(diào)電位器R4、電容C3構成的電壓基準。同時，高速比較器U2的輸出端通過數(shù)字門電路U10后輸入單片機U9的第12腳，由單片機U9對此信號進行分析。換句話說，單片機U9根據(jù)輸入信號的不
8同狀態(tài)，從其第11腳輸出相應的信號給數(shù)控機床控制系統(tǒng)4。
當PCB鉆孔機工作正常時，單片機U9輸出給數(shù)控機床控制系統(tǒng)4的信號狀態(tài)對應于刀具35是否接觸被加工PCB板上覆蓋的鋁片36。當?shù)毒?5斷裂時，刀具35無法接觸到鋁片36，導致了單片機U9輸出給數(shù)控機床控制系統(tǒng)4的信號狀態(tài)無法發(fā)生變化，由此數(shù)控機床控制系統(tǒng)4可以得出刀具35已經(jīng)斷裂，從而實現(xiàn)斷刀的檢測。
具體結合圖3來說，單片機輸出波形5如圖所示，頻率為80KHz。在PCB加工過程中，當?shù)毒邲]有接觸被加工PCB上的導體時，單片機接收到的是第一波形6，而當?shù)毒呓佑|到被加工PCB上的導體時，單片機接收到的是第二波形7。第一波形6和第二波形7的下降沿相對于單片機輸出波形5上升沿的延時分別為第一延時tl和第二延時t2，并且第二延時t2大于第一延時tl 。正常加工PCB時，刀具會不停地接觸被加工PCB上的導體，因此單片機接收到的波形在第一波形6和第二波形7之間周期切換，單片機計算接收波形下降沿相對于輸出波形上升沿的延時，根據(jù)延時的不同，單片機輸出如圖4所示的波形。
當發(fā)生斷刀時，刀具無法接觸被加工PCB上的導體，單片機接收到的波形只是第一波形6，因此單片機輸出只是低電平，控制系統(tǒng)因此可以得出發(fā)生斷刀的情況。
結合上述文字描述及附圖可以看出，采用本發(fā)明后，針對PCB鉆孔加工的動態(tài)過程，能始終確保檢測信號的穩(wěn)定，避免檢測信號的不穩(wěn)定帶來輸出信號不穩(wěn)定。同時，檢測迅速，不受加工環(huán)境的粉塵、光線的變化所影響。再者，由于本發(fā)明輸出信號無需采取濾波措施，因此免去了無法預估的延時，提高了精度信號，在無需增加其他成本的情況下即可應用于PCB盲埋孔的加工。由此可見，本發(fā)明在車削技術領域中有著很好的應用前景。
權利要求
1、PCB鉆孔機斷刀檢測方法，其特征在于包括以下步驟步驟①由單片機輸出周期性窄脈沖信號到三極管的基極，驅(qū)動高頻變壓器的初級；步驟②變壓器初級根據(jù)單片機輸入管腳的波形變化，判斷是否存在斷刀現(xiàn)象；步驟③單片機若檢測到斷刀現(xiàn)象，輸出相應的信號給數(shù)控機床控制系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權利要求1所述的PCB鉆孔機斷刀檢測方法，其特征在于 步驟②中所述的"判斷"過程是，當單片機接收到的波形在第一波形和 第二波形之間周期切換時，判斷為"正常運行"，當單片機只能接收到 第一波形時，判斷為"發(fā)生斷刀"。
3、 PCB鉆孔機斷刀檢測裝置，涉及PCB鉆孔機的主軸外殼、主軸 轉子、刀具，主軸轉子位于主軸外殼內(nèi)，主軸轉子上設置有刀具，其特 征在于包括單片機，用于產(chǎn)生信號以及接收檢測信號；信號接口模塊， 包含輸出信號放大及輸入信號整形電路；外圍信號傳輸回路，包括主軸 外殼、氣隙電容、主軸轉子、刀具以及被加工PCB板上的導體，互聯(lián)構 成；外圍信號傳輸回路上連接有高頻變壓器，與單片機、信號接口模塊 互聯(lián)組成斷刀檢測回路。
4、 根據(jù)權利要求1所述的PCB鉆孔機斷刀檢測裝置，其特征在于 所述單片機的輸出管腳連接有三極管的基極，輸出周期性窄脈沖信號，通過三極管驅(qū)動高頻變壓器的初級。
5、 根據(jù)權利要求1所述的PCB鉆孔機斷刀檢測裝置，其特征在于 所述的高頻變壓器由磁環(huán)及其纏繞在磁環(huán)上的導線構成，其初級由連接 信號接口模塊的端口構成，其次級由連接主軸外殼以及地線的端口構 成。
6、 根據(jù)權利要求1所述的PCB鉆孔機斷刀檢測裝置，其特征在于:所述的氣隙電容位于主軸外殼與主軸轉子之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及PCB鉆孔機斷刀檢測方法及其裝置。包括單片機、信號接口模塊以及由主軸外殼、氣隙電容、主軸轉子、刀具和被加工PCB板上的導體互聯(lián)構成的外圍信號傳輸回路。外圍信號傳輸回路上連接有高頻變壓器，與單片機、信號接口模塊互聯(lián)組成斷刀檢測回路。檢測時，由單片機輸出周期性窄脈沖信號驅(qū)動高頻變壓器的初級，根據(jù)單片機輸入管腳的波形變化判斷是否斷刀，若檢測到斷刀現(xiàn)象，則輸出相應的信號給數(shù)控機床控制系統(tǒng)。本發(fā)明能始終確保檢測信號的穩(wěn)定，不受加工環(huán)境中粉塵和光線的變化所影響，避免無法預估的延時，提高了精度信號，在無需增加其他成本的情況下即可應用于PCB盲埋孔的加工。
文檔編號B23B49/00GK101676053SQ20081015709
公開日2010年3月24日 申請日期2008年9月18日 優(yōu)先權日2008年9月18日
發(fā)明者楊仁杰 申請人:維嘉數(shù)控科技(蘇州)有限公司