CN202540051U - 刀具通用破损检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种主要用于各种数控设备刀具的通用破损检测装置，包括：进给电机1、线性导轨2、滑台3、主轴电机4、刀具5、破损检测传感器6、光栅尺7、除屑装置8、退限位开关9、进限位开关10、零位开关11，进给电机1通过线性导轨2，驱动滑台3上的主轴电机4前进或后退，光栅尺7用于检测当前刀具5的位置。刀具5在前进过程中，会通过破损检测传感器6的检测窗口。本实用新型具有非常好的经济性、可靠性，安装、调试非常简单，即能对工作时旋转的刀具是否破损进行检测，也能对工作时没有旋转运动的刀具进行检测，维护简单，即使在光量因灰尘而减少的情况下也能照常工作。

Description

刀具通用破损检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种主要用于各种数控（包括机器人控制系统）设备刀具的通用破损检测方法。 

背景技术

各种数控设备在加工过程中，刀具的破损是经常发生的，轻则自刀具破损后所有加工过程无效，浪费了时间；重则使所加工的零件报废，造成重大经济损失。 

现有技术中，通常采用三类方法实现刀具的破损检测：一类是采用反射式或对射式光电传感器。它存在安装、调试困难；检测的灵敏度受环境中的灰尘等影响严重，需要保持刀具或反射镜表面清洁；只能对刀具的一个点或微小区域进行检测，所以通常不能用于车刀或铣刀的破损检测。一类是采用专门的破损检测装置。它是为某种特定设备或刀具研制的，适用性不广，经济性差。另一类是采用视觉传感器。它不能适用于钻头类旋转刀具，而且价额高，经济性差。 

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术中存在的不足之处，提供一种数控（包括机器人控制系统）设备的刀具破损检测方法，它具有一定的通用性，能用于钻头、锪窝钻、铣刀、车刀等刀具的破损检测；破损检测传感器的检测区域为一个具有一定长、宽、深的窗口形空间区域，检测时只需刀具位于此区域内即可，故安装、调试简单；检测精度高；检测稳定、可靠。 

为了达到上述目的，本实用新型由以下系统组成，包括：进给电机、线性导轨、滑台、主轴电机、刀具、破损检测传感器、光栅尺、除屑装置、退限位开关、进限位开关、零位开关 ，其特征在于，进给电机与线性导轨连接，滑台安装在线性导轨上，主轴电机安装在滑台上，刀具的旋转由主轴电机驱动，光栅尺安装在线性导轨下侧，用于检测滑台的当前位置，破损检测传感器安装在线性导轨的远端，刀具能穿过破损检测传感器的检测窗口，退限位开关、进限位开关、零位开关安装在光栅尺和线性导轨之间，进给电机通过线性导轨驱动滑台上的主轴电机前进或后退，光栅尺用于检测当前刀具的位置。刀具在前进过程中，会通过破损检测传感器的检测窗口。 

除屑装置的孔中心与刀具的旋转中心在同一直线上。当刀具从加工工件的位置向后退的过程中，刀具会经过除屑装置的位置，由除屑装置将刀具上附着的工件材料碎屑清除，避免碎屑对检测结果的干扰。除屑装置的工作介质为由一电磁阀控制的压空或真空。 

刀具破损检测原理：当某物体通过破损检测传感器检测窗口时，通过的光量将按物体大小成比例变化。在同一位置处，当刀具破损时，通过破损检测传感器检测窗口的光量会与刀具正常时不一样，将这种变化的光量进行放大，与设定的阈值进行比较，若比设定的阈值大，表明刀具已破损； 

或者刀具运动通过破损检测传感器检测窗口时，检测到的光量随刀具位置和形状的不同而变化，将这种变化的光量进行放大，与设定的阈值进行比较，当与设定的阈值相等时，若刀具的当前位置发生变化，表明刀具的形状已发生变化，即刀具已经破损。

可以没有零位开关，其功能由退限位开关或进限位开关实现。 

破损检测传感器6有内置式补偿电路，可自动调节灵敏度，即使在光量因灰尘而减少的情况下也能照常工作；经济性良好；当单个破损检测传感器的检测区域不够大时，还可采用多个破损检测传感器紧密安装在一起协同工作。 

本实用新型相比于现有技术具有如下有益效果。 

本实用新型是一种通用的刀具破损检测方法，可用在数控设备、机器人设备中，对钻头、锪窝钻、铣刀、车刀等刀具进行破损检测。 

破损检测传感器的检测区域为一具有一定长、宽、深度的窗口，窗口还可开启（开启后形似“C”形框）。检测时，工件可位于破损检测传感器检测窗口内的任何位置，通过破损检测传感器上的电位器调整好检测灵敏度即可，所以破损检测传感器的安装、调试非常简单。当单个破损检测传感器6的检测区域不够大时，还可采用多个破损检测传感器紧密安装在一起协同工作。 

破损检测传感器的检测区域是一个空间区域，因此即能对工作时旋转的刀具是否破损进行检测，也能对工作时没有旋转运动的刀具进行检测。 

采用的破损检测传感器是现有成品，所以具有非常好的经济性、可靠性。 

破损检测传感器具有内置式补偿电路，可自动调节灵敏度，即使在光量因灰尘而减少的情况下也能照常工作。 

破损检测传感器对通过检测窗口的光量的变化量进行放大来实现检测，因而能对刀具微小破损进行稳定检测。 

附图说明

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。 

图1是本实用新型的结构示意图 

图中：1、进给电机  2、线性导轨  3、滑台  4、主轴电机  5、刀具  6、破损检测传感器 7、光栅尺  8、除屑装置  9、退限位开关  10、进限位开关   11、零位开关。

具体实施方式

参照附图1，就实施本实用新型的一种实施方式阐述如下： 

数控钻床刀具破损检测方法，其组成包括：进给电机1、线性导轨2、滑台3、主轴电机4、刀具5、破损检测传感器6、光栅尺7、除屑装置8、退限位开关9、进限位开关10、零位开关11等。

进给电机1通过线性导轨2（也可是滚珠丝杆机构），驱动滑台3上的主轴电机4前进或后退，光栅尺7用于检测当前刀具5的位置。刀具5在前进过程中，会通过破损检测传感器6的检测窗口。破损检测传感器6采用光学式通过确认传感器。当刀具5从加工工件的位置向后退的过程中，刀具5会经过除屑装置8的位置，由除屑装置8将刀具5上附着的工件材料碎屑清除，避免碎屑对检测结果的干扰。除屑装置的工作介质为由一电磁阀控制的压空或真空。可以没有零位开关11，其功能由退限位开关9或进限位开关10实现。 

检测刀具破损的方法有两种： 

方法1，进给电机驱动滑台3从零位开关11附近的零点向右运动，当刀具5到达破损检测位置（事先设置好具体的破损检测位置）时，若刀具未破损，则破损检测传感器6发出一个“1”信号，表明刀具完好，可继续进行零件的加工，直到当前加工任务完成，进给电机1驱动刀具5回到零点位置，完成一个工步，结束一个破损检测周期；若刀具破损，则破损检测传感器6发出一个“0”信号，表明刀具已经破损，等待执行换刀等处理。

方法2，在机床初始化处理过程中，进给电机驱动滑台3从零位开关11附近的零点向右运动，当破损检测传感器6发出一个“1”信号时，记下此时光栅尺7的数据，假设叫做“刀具完好位置”。当机床开始工作过程时，进给电机驱动滑台3从零位开关11附近的零点向右运动，当破损检测传感器6发出一个“1”信号时，记下此时光栅尺7的数据，与“刀具完好位置”做比较，若相等则表明刀具完好，可继续进行零件的加工，直到当前加工任务完成，进给电机1驱动刀具5回到零点，完成一个工步，结束一个破损检测周期；若不相等，表明刀具已经破损，等待执行换刀等处理。 

Claims (3)

1.一种刀具通用破损检测装置，包括：进给电机1、线性导轨2、滑台3、主轴电机4、刀具5、破损检测传感器6、光栅尺7、除屑装置8、退限位开关9、进限位开关10、零位开关11 ，其特征在于，进给电机1与线性导轨2连接，滑台3安装在线性导轨2上，主轴电机4安装在滑台3上，刀具5的旋转由主轴电机4驱动，光栅尺7安装在线性导轨下侧，用于检测滑台3的当前位置，破损检测传感器6安装在线性导轨的远端，刀具5能穿过破损检测传感器6的检测窗口，退限位开关9、进限位开关10、零位开关11安装在光栅尺和线性导轨之间。

2.根据权利要求1所述的破损检测装置，其特征在于，还包括除屑装置8，除屑装置8的孔中心与刀具5的旋转中心在同一直线上。

3.根据权利要求1所述的破损检测装置，其特征在于，破损检测传感器6为光学式通过确认传感器。

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