CN2034487U - 电磁式通孔检测器 - Google Patents

Abstract

一种电磁式通孔检测器，采用置于钻床工作台面板底部的永磁铁芯线圈获取信号。调整被钻孔件底面与检测线圈之间的距离可以使线圈在被测钻头穿透孔之后检出电信号，具有小信号放大——抗干扰电路和数值监控电路。检测精度高，无机械运动部件，能够用数字和音频讯号监控钻孔操作过程，使用方便，适用于检测印刷电路板等非铁磁质材料的被钻通孔数，可以提高工作效率和产品质量。

Description

本实用新型属于电磁检测仪器。

目前多用手工操作台式钻床来加工印刷电路板上的元器件引线孔，这种孔的直径小、孔数多，通常把若干相同规格的印刷电路板叠在一起进行钻孔，以提高工效。在印刷电路板手工钻孔的过程中不但要注意避免钻偏孔位，还要随时查看有无漏钻孔及未钻透孔，因此降低了工作效率。带有疏漏钻孔缺陷的印刷电路板在钻孔工序中往往不易被及时发现，这样会显著影响其产品质量的保证程度。为了便于钻孔工序的操作人员能及时发现和补钻疏漏的钻孔，已有的技术中采用在台钻上设置机械式计数器的方法将操作移动量作为计数值自动检出，并由计数器上的数字盘显示印刷电路板上被钻通的孔的累计数目。由于机械式计数器用以获得信号的机械接点与伴随钻头轴向运动相对位移的钻床部件相互关联，其检测精度受到钻头在钻轧头中轴向装夹位置变化的影响，容易漏检未钻透孔的数目。采用机械式计数器检测印刷电路板被钻通孔数的方法还有以下缺点：计数用机械构易磨损；计数器内无数字预置功能因此无法产生监控讯号；机械式计数器的数字盘不能自动回零，这些缺点给使用者带来不便。

本实用新型目的是提供一种使用方便，使检测精度提高的电磁式通孔检测器，可以无接触地检出信号，能自动检测印刷电路板等非铁磁质材料被钻通孔的数目，检测结果用发光数字管和音频监控讯号指示。

本实用新型的构思如下，参看图1和图3，一个磁通量转换成电信号的部件［21］按装在钻床工作台面板［13］的底部，上述的部件［21］中装有一个反映被测钻头［20］轴向位置变化的线圈绕组［1］，它的信号输出端与监测装置［19］中的小信号放大－－－－抗干扰电路［22］相联接。当钻孔过程中铁磁质的钻头［20］以适当的轴向运动速度接近置于永磁铁芯上的线圈绕组［1］时会使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈两端即产生一个电信号。转动上述的部件［21］上的螺套［10］可以调整被钻孔件底面与线圈绕组［1］之间的距离，使线圈绕组［1］在被测钻头穿透孔之后检出电信号，这种通孔检测信号的正确性不受被测钻头在钻轧头中轴向装夹位置变化的影响。由线圈绕组［1］产生的电信号经过传导线路送至通孔数目监测装置［19］，由上述监测装置中的小信号放大－－－－抗干扰电路［22］进行放大和鉴别。上述的小信号放大－－－－抗干扰电路［22］分别与上述的监测装置［19］中的音频电路［23］以及计数及数字显示电路［25］相联接得到反映被测通孔的数量变化的数字以及音频监控讯号。

本实用新型的技术解决方法是这样的，参看图1、图2和图3，图1中的线圈绕组［1］两端的引出线［15］通过联结导线［18］分别与图2中的集成电路做成的电压比较器［IC］的同相输入端［S1］和反相输入端［S2］相联，在输入端［S2］接入由电位器［W］和固定电阻［R1］分压后提供的参考直流电源。线圈绕组［1］的一个端点输出的电信号使［IC］的同相输入端电位高于反相输入端的设定电位，［IC］的输出端即输出信号电压，由此得到放大了的通孔检测信号。由于钻床电机运转时会产生交变电磁场，因此形成了干扰脉冲，为防止这种脉冲干扰正常的电信号，采用了以电容器［C1］、［C2］、［C3］和固定电阻［R2］、［R3］构成的可鉴别脉冲宽度的抗干扰电路。［IC］输出的脉冲信号电压经过集成电路做成的非门［F1］、［F2］整形以后一方面通过计数脉冲信号输出端［S3］与计数及数字显示电路相联接，记下并显示钻通孔的数目，另一方面经过一个二极管［D1］以及一个选择音频监控讯号指示方式的开关［K］与音频电路相联接。上述的音频电路中有一个集成电路做成的与非门［YF1］，它的一个输入端与上述的开关［K］的一端相联，另一个输入端与集成电路做成的非门［F3］以及固定电阻［R5］、电容［C4］构成一个音频振荡器，当脉冲信号电压送至音频电路时，音频振荡器产生振荡，由晶体管［BG］放大音频功率并通过输出变压器［B］驱动扬声器［Y］发出音频讯号。设置耳机插座［CZ］是为了可外接耳机来监听音频讯号，这样能利用耳机遮蔽掉一部分钻床运转噪声。一个置于上述的监测装置［19］中的单稳延时脉冲电路［27］分别与上述的音频电路［23］以及计数及数字显示电路［25］相联接。采用拨盘开关［24］来预置欲检测孔的额定数，当计数电路累计的钻通孔数满足额定数目时，从门控脉冲信号输入端［S4］引入控制脉冲至集成电路做成的与非门［YF2］的一个输入端，［YF2］的另一个输入端与集成电路做成的非门［F4］以及固定电阻［R6］、电容器［C5］构成单稳延时脉冲电路［27］，它的输出信号一方面通过固定电阻［R7］和复位脉冲信号输出端［S5］与计数及数字显示电路相联接，使预置的额定计数值自动复位，另一方面经过一个集成电路做成的非门［F5］以及一个二极管［D2］与音频电路相联接，使音频振荡器维持较长的振荡时间以示钻通孔数满足定额。按钮开关［AN］用于预置钻孔定额数的手动复位。

图1是本实用新型的磁通量转换成电信号的部件的结构示意图。1－－－－漆包圆铜线绕制的线圈绕组，2－－－－低碳钢材料做成的导磁铁芯，3－－－－强磁性铁氧体材料做成的环形永磁体，4－－－－铝或塑料制成的壳体，5－－－－粘结材料，6－－－－铝或塑料制成的导向圆柱，7－－－－平键，8－－－－弹性挡圈，9－－－－螺钉，10－－－－铝或塑料制成的螺套，11－－－－铝或塑料制成的出屑管，12－－－－粘结材料，13－－－－铝或塑料做成的钻床工作台面板，14－－－－螺钉，15－－－－线圈绕组引出线，16－－－－绝缘管，17－－－－接线柱，18－－－－联结导线，19－－－－通孔数目监测装置，20－－－－钻头。

图2是本实用新型的小信号放大－－－－抗干扰电路和音频电路以及单稳延时脉冲电路示意图。S1－－－－电压比较器的同相输入端，S2－－－－电压比较器的反相输入端，S3－－－－计数脉冲信号输出端，S4－－－－门控脉冲信号输入端，S5－－－－复位脉冲信号输出端，S6－－－－直流供电电源的正端，S7－－－－直流供电电源的负端，IC－－－－电压比较器，W－－－－电位器，R1～R7－－－－固定电阻，C1～C5－－－－电容器，F1～F5－－－－集成电路做成的非门，YF1、YF2－－－－集成电路做成的与非门，D1、D2－－－－二极管，K－－－－选择音频监控讯号指示方式的开关，BG－－－－晶体三极管，B－－－－输出变压器，Y－－－－扬声器，CZ－－－－耳机插座，AN－－－－按钮开关。

图3是本实用新型的方框图。21－－－－磁通量转换成电信号的部件，22－－－－小信号放大－－－－抗干扰电路，23－－－－音频电路，24－－－－预置欲检测孔额定数目的拨盘开关，25－－－－计数及数字显示电路，26－－－－门控脉冲电路，27－－－－单稳延时脉冲电路。

实现本实用新型的一个具体方案。参看图1、图2和图3，在台式钻床的工作台面板［13］中间开一个直径稍大于线圈绕组［1］外径的通孔，把这个通孔的顶端做成沉孔，用粘结材料［12］把一个圆柱形出屑管［11］固定联结在上述的沉孔内，把中间有孔的导磁铁芯［2］和导向圆柱［6］套在出屑管［11］的外壁上并与外壁保持一定的间隙，在用低碳钢材料做成的导磁铁芯［2］的圆柱面上用漆包圆铜线绕制线圈绕组［1］，上述线圈绕组［1］的引出线［15］焊接在穿过绝缘管［16］的接线柱［17］的一端。用粘结材料［5］把一个用强磁性铁氧体材料做成的环形永磁体［3］固定联结在上述的导磁铁芯［2］底部圆盘的一侧以获得固定的强磁场，圆盘的另一侧面与导向圆柱［6］的顶端做成凸缘联接，用螺钉［9］把上述的导磁铁芯［2］与导向圆柱［6］固定联结在一起。导向圆柱［6］可以沿壳体［4］中间的导向圆孔滑动，导向圆柱［6］底部轴颈穿过螺套［10］中间的圆孔，导向圆柱［6］的轴肩部分与嵌入轴颈外圆槽内的弹性挡圈［8］之间支承了上述的螺套［10］。这个螺套与上述的壳体［4］之间用螺纹连接，在壳体［4］和导向圆柱［6］的键槽内嵌入一个平键［7］，使上述的线圈绕组［1］保持沿其轴向移动。线圈绕组［1］的引出线［15］通过接线柱［17］由联结导线［18］与监测装置［19］相联。采用铝或塑料做成钻床工作台面板［13］和出屑管［11］、导向圆柱［6］、螺套［10］以及壳体［4］是由于其良好的无磁性能，可以有效地防止永磁铁芯漏磁。用螺钉［14］把上述的磁通量转换成电信号的部件［21］固定在面板［13］的底部，用支架将面板［13］支撑固定后成为钻床工作台，并使面板［13］上的出屑管［11］的内孔轴线与钻头［20］的轴线对正。与上述磁通量转换成电信号的部件［21］相联的监测装置［19］具有以下功能：放大和鉴别由线圈绕组［1］检出的电信号；可预置钻孔定额数目；自动累计钻通孔的数目；输出反映被测通孔数值变化的数字量信号和音频监控讯号。在本实用新型的一个应用实例中采用了四个拨盘开关、四个集成电路做成的二－－－－十进制可逆计数器、四个集成电路做成的译码器以及四位发光数字管构成上述的计数及数字显示电路［25］。图2所示的计数脉冲信号输出端［S3］与上述的可逆计数器的计数输入端CPD相联，可逆计数器的另一个计数输入端CPU与直流电源的正端相联，可逆计数器的置数选通端与图2所示的复位脉冲信号输出端［S5］相联。采用逆计数方式是为了直观地显示漏钻孔及未钻透孔的数量，使读数方便。采用了两个集成电路做成的双四输入端或非门和一个八输入端多功能门构成上述的门控脉冲电路［26］。图2所示的门控脉冲信号输入端［S4］与上述的八输入端多功能门的输出端相联。以上的计数及数字显示电路［25］和门控脉冲电路［26］的电原理图参照《无线电》杂志一九八二年第一期第三十页至第三十二页中所载《定额－－－－超产自动计数仪》一文。电磁式通孔检测器由小型电源变压器降压，半导体二极管整流，阻容滤波获得直流工作电源，图2所示直流供电电源的正端［S6］，直流供电电源的负端［S7］。

本实用新型所取得的效果与现有技术比较具有检测精度高，无机械运动部件，能够用数字和音频讯号监控钻孔操作过程。由于加工印刷电路板元器件引线孔所用的钻头直径一般在0.6毫米至1毫米之间，其质量相当，因此被测钻头与永磁铁芯线圈绕组之间的有效检测距离可一次调定，使用方便。依据本实用新型所提出的方案，可以设计制造出一种新颖的电磁式通孔检测器，适用于检测印刷电路板以及非铁磁质材料的被钻通孔数，克服目前光凭肉眼检查疏漏钻孔缺陷的现象，可以提高工作效率和产品质量。

Claims (6)

1、电磁式通孔检测器，其特征在于是由下列部件组合构成：

(A)一个磁通量转换成电信号的部件[21]，它的信号输出端与监测装置[19]中的小信号放大----抗干扰电路[22]相联接。

(B)上述的小信号放大----抗干扰电路[22]，它分别与上述的监测装置[19]中的音频电路[23]以及计数及数字显示电路[25]相联接。

(C)一个置于上述的监测装置[19]中的单稳延时脉冲电路[27]，它分别与上述的音频电路[23]以及计数及数字显示电路[25]相联接。

2、据权利要求1所述的电磁式通孔检测器，其特征在于所述的一个磁通量转换成电信号的部件［21］有一个反映被测钻头［20］轴向位置变化的线圈绕组［1］按装在钻床工作台面板［13］的底部，上述的线圈绕组［1］的一个端点作为电信号输出端。

3、据权利要求1所述的电磁式通孔检测器，其特征在于所述的小信号放大－－－－抗干扰电路由一个集成电路电压比较器和两个门电路通过电气连接组成，以放大和鉴别来自所述线圈绕组［1］的电信号，上述的小信号放大－－－－抗干扰电路的输出信号一方面与计数及数字显示电路相联接，另一方面经过一个二极管［D1］以及一个选择音频监控讯号指示方式的开关［K］与音频电路相联接。

4、据权利要求1所述的电磁式通孔检测器，其特征在于所述的单稳延时脉冲电路由两个集成电路做成的门电路通过电气连接组成，它的输入信号和门控脉冲电路［26］相联接，上述的单稳延时脉冲电路的输出信号一方面与计数及数字显示电路相联接，另一方面经过一个集成电路做成的门电路［F5］以及一个二极管［D2］与音频电路相联接。

5、据权利要求1或2所述的电磁式通孔检测器，其特征在于所述的一个磁通量转换成电信号的部件由以下构件做成：用铝或塑料做成钻床工作台面板［13］，在上述面板的中间开一个直径稍大于上述线圈绕组［1］外径的通孔，把上述通孔的顶端做成沉孔，用粘结材料［12］把一个圆柱形出屑管［11］固定联结在上述的沉孔内，把中间有孔的导磁铁芯［2］和导向圆柱［6］套在上述出屑管［11］的外壁上并与外壁保持一定的间隙，在用低碳钢材料做成的导磁铁芯［2］的圆柱面上用漆包圆铜线绕制线圈绕组［1］。上述线圈绕组［1］的引出线［15］焊接在穿过绝缘管［16］的接线柱［17］的一端，用粘结材料［5］把一个用强磁性铁氧体材料做成的环形永磁体［3］固定联结在上述的导磁铁芯［2］底部圆盘的一侧以获得固定的强磁场，用螺钉［9］把上述的导磁铁芯［2］与导向圆柱［6］固定联接在一起，上述的导向圆柱［6］可以沿壳体［4］中间的导向圆孔滑动，导向圆柱［6］底部轴颈穿过螺套［10］中间的圆孔，导向圆柱［6］的轴肩部分与嵌入轴颈外圆槽内的弹性挡圈［8］之间支承了上述的螺套［10］，这个螺套与上述的壳体［4］之间用螺纹连接，在壳体［4］和上述的导向圆柱［6］的键槽内嵌入一个平键［7］，使上述的线圈绕组［1］保持沿其轴向移动，线圈绕组［1］的引出线［15］通过接线柱［17］由联结导线［18］与上述的监测装置［19］相联。

6、据权利要求5所述的电磁式通孔检测器，其特征在于所述的壳体［4］、导向圆柱［6］、螺套［10］以及出屑管［11］由铝或塑料制成。

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