CN208880330U - 一种数控机床的断刀检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数控机床的断刀检测系统，包括至少一个断刀检测电路和控制电路，断刀检测电路包括直流电源、第一微控制器、第一无线发射模块和断刀信号采集电路；断刀信号采集电路的输出端和第一无线发射模块分别接第一微控制器；控制电路包括直流电源、第二微控制器、人机交互电路、报警电路和第二无线发射模块，人机交互电路、报警电路和第二无线发射模块分别接第二微控制器；断刀检测电路的第一无线发射模块与控制电路的第二无线发射模块通信连接。本实用新型的采用独立的断刀检测电路和独立的控制电路，两者之间无线通信连接，便于移动、维护和替换。

Description

一种数控机床的断刀检测系统

[技术领域]

本实用新型涉及数控机床的断刀检测，尤其涉及一种数控机床的断刀检测系统。

[背景技术]

直径较小的刀具在高精度的加工中心上工作时经常发生意外断裂的故障。由于刀具断裂没有预兆，刀具断裂后加工中心还按照预先编辑好的刀路在继续运转，这不但浪费时间，而且如果不良工件流向下游工序，会给产品的装配带来较大的问题。

专利号为CN200820187132.X的实用新型公开了一种PCB钻孔机断刀检测装置。包括单片机、信号接口模块以及由主轴外壳、气隙电容、主轴转子、刀具和被加工PCB板上的导体互联构成的外围信号传输回路。外围信号传输回路上连接有高频变压器，与单片机、信号接口模块互联组成断刀检测回路。检测时，由单片机输出周期性窄脉冲信号驱动高频变压器的初级，根据单片机输入管脚的波形变化判断是否断刀，若检测到断刀现象，则输出相应的信号给数控机床控制系统。

申请号为CN201320146691.7的实用新型公开了一种钻头断刀检测装置，包括高频信号发生器、信号放大电路、光电耦合器、电压比较模块、机床刀具装置，所述的高频信号发生器、信号放大电路、光电耦合器通过导线依次连接，所述机床刀具装置与所述光电耦合器导线连接；所述电压比较模块的一端通过一电平电路连接所述光电耦合器，所述电压比较模块的另一端接出一输出端和一接地端；所述的高频信号发射器发射出高频信号后，经所述的信号放大电路将高频信号发生器产生的高频信号放大，再由所述的光电耦合器接收经放大后的信号，最终该高频信号经过光电耦合器的二极管侧接到机床刀具装置上。

以上两实用新型的断刀检测装置与控制电路的通信方式采用有线连接，不便于移动和维护。

[发明内容]

本实用新型要解决的技术问题是提供一种便于移动和维护的数控机床的断刀检测系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种数控机床的断刀检测系统，包括至少一个断刀检测电路和控制电路，断刀检测电路包括直流电源、第一微控制器、第一无线发射模块和断刀信号采集电路；断刀信号采集电路的输出端和第一无线发射模块分别接第一微控制器；控制电路包括直流电源、第二微控制器、人机交互电路、报警电路和第二无线发射模块，人机交互电路、报警电路和第二无线发射模块分别接第二微控制器；断刀检测电路的第一无线发射模块与控制电路的第二无线发射模块通信连接。

以上所述的断刀检测系统，包括复数个所述的断刀检测电路，所述的控制电路为便携式控制器，所述的便携式控制器与复数个所述的断刀检测电路通信连接。

以上所述的断刀检测系统，所述的直流电源为电池，断刀检测电路和控制电路分别包括电池电量检测模块和电量指示灯，断刀检测电路的电池电量检测模块和电量指示灯分别接第一微控制器，控制电路的电池电量检测模块和电量指示灯分别接第二微控制器；断刀检测电路包括存储芯片和缓存芯片，存储芯片和缓存芯片分别接第一微控制器；人机交互电路包括触摸屏和复数个按键，触摸屏和复数个按键分别接第二微控制器。

以上所述的断刀检测系统，断刀信号采集电路包括第一电阻、工件接线端、机床工作台接线端和采样信号输出端；直流电源的正极接工件接线端，直流电源的负极通过第一电阻接机床工作台接线端和采样信号输出端，采样信号输出端接第一微控制器的采样信号输入端。

以上所述的断刀检测系统，包括与断刀检测电路数量对应的检测台，检测台包括用于安装工件的顶面和用于固定在机床工作台上的底面，检测台的顶部与底部绝缘；检测台的中部包括腔体，断刀检测电路的主体部分封装在信号采集处理模块中，信号采集处理模块布置在所述的腔体中；断刀信号采集电路包括工件接线端和机床接线端，工件接线端与检测台的顶部电连接；机床接线端与检测台的底部电连接，或穿过检测台与机床工作台电连接。

本实用新型的断刀检测系统采用独立的断刀检测电路和独立的控制电路，两者之间无线通信连接，便于移动、维护和替换。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型实施例数控机床的立体图。

图2是图1中Ⅰ部位的局部放大图。

图3是本实用新型实施例1断刀检测台的立体图。

图4是本实用新型实施例1断刀检测台另一视角的立体图。

图5是本实用新型实施例1断刀检测台的分解图。

图6是本实用新型实施例1断刀检测台的主视图。

图7是本实用新型实施例1断刀检测台的左视图。

图8是本实用新型实施例1断刀检测台的俯视图。

图9是图8中的A向剖视图。

图10是图8中的B向剖视图。

图11是本实用新型实施例2断刀检测台的分解图。

图12是本实用新型实施例2顶板的立体图。

图13是本实用新型实施例2底板的立体图。

图14是本实用新型实施例3断刀检测台的立体图。

图15是本实用新型实施例3断刀检测台的分解图。

图16是本实用新型实施例3断刀检测台的俯视图。

图17是图16中的C向剖视图。

图18是本实用新型实施例4断刀检测电路的原理框图。

图19是本实用新型实施例4控制电路的原理框图。

图20是本实用新型实施例4断刀信号采集电路的电路图。

[具体实施方式]

本实用新型实施例断刀检测台在数控机床上的安装方式如图1和图2所示。数控机床200包括机床工作台200A、主轴200B、安装在主轴200B下端的立铣刀200C和便携式控制器400D。断刀检测台100安装在数控机床工作台200A的台面上，工件300安装在断刀检测台100的上的夹具400中。

本实用新型实施例的断刀检测台100包括断刀检测电路、检测台本体100A和安装在断刀检测台本体100A上、作为工件夹具400的4个旋压气缸400A。检测台本体100A的顶面用于安装工件，底面置于机床工作台200A的台面上。检测台本体100A的顶部与底部绝缘。检测台本体100A的中部有一个安装断刀检测电路的腔体M。

断刀检测电路的结构如图18所示，包括电池、微控制器(MCU)、断刀信号采集电路和无线收发电路；断刀信号采集电路的输出端接微控制器的采样信号输入端，无线收发电路接微控制器的信号通信端，微控制器通过无线通信模块与安装在便携式控制器400D的控制电路无线通信连接。断刀信号采集电路有一个工件接线端和一个机床接线端。工件接线端与检测台本体100A的顶部电连接。机床接线端与检测台本体100A的底部电连接，或穿过检测台本体100A与机床工作台电连接。

电池为充电电池，断刀检测电路还包括电池充电电路、充电端和启动端、启动端接微控制器，充电端接充电电路。

本实用新型实施例1断刀检测台的结构如图3至图10所示，检测台本体100A包括金属材料制作的顶板1、大理石材料制作的底板2、4块挡板3、防水电源开关4和防水充电接头5。顶板1与底板2通过多个螺钉11连接固定。断刀检测电路的主体部分(包括电池、MCU、无线收发电路和断刀信号采集电路，但不包括充电端、启动端、工件接线端和机床接线端)封装在信号采集处理模块10中，信号采集处理模块10布置在腔体M中，腔体M布置在顶板1与底板2之间，由上腔体和下腔体组成。

顶板1的底部有一个作为上腔体的凹槽101，底板2的顶部有一个作为下腔体的凹槽201和导线引出槽202，底板2的导线引出槽202与凹槽201连通。上腔体的凹槽101与下腔体的凹槽201组合构成腔体M。断刀检测电路的工件接线端、机床接线端、充电端和启动端分别通过引线12与信号采集处理模块10连接,充电端的引线和启动端的引线通过底板2的导线引出槽202向外引出。

工件接线端和机床接线端分别接一个导电弹簧针6，底板2上有两个安装导电弹簧针6的承孔，承孔203竖直地布置在底板2凹槽201的下方，承孔203的上端与底板2的凹槽201连通，机床接线端连接的导电弹簧针6A固定在承孔203中，机床接线端导电弹簧针6A的针头向下露出底板2的底面，与机床工作台200A的台面接触，实现电连接。

承孔204竖直地布置在底板2凹槽201的一侧，上端通过侧向的沟槽206与凹槽201连通，侧向的沟槽206用于通过工件接线端的引线。工件接线端的导电弹簧针6固定在承孔204中，工件接线端导电弹簧针6B的针头向上露出底板2的顶面，与顶板1接触，实现工件接线端最终与工件300的电连接。

底板2的顶面有一圈环形凹槽205，底板2的环形凹槽205布置在凹槽201的外周，密封胶圈13布置在底板2的环形凹槽205中。承孔204位于底板2环形凹槽205的内周，底板2的导线引出槽202中填充有密封胶。两个导电弹簧针6的针管与承孔203、204通过密封胶粘接，可以良好地实现腔体M的密封，保护信号采集处理模块10不受机床冷却液的侵蚀或绝缘破坏。

顶板1的底面有一条左右通透的凹槽109，底板2的前后宽度与凹槽109前后的宽度相同，底板2的顶部嵌入到顶板1底面的凹槽中。4块挡板3的上部通过螺钉固定在顶板1的四周，4块挡板3的下部围在底板2的外侧。前后挡板3A的下部的内侧与底板2之间存在间隙，便于断刀检测台100安装孔208中的机床冷却液从孔209流出。

靠近底板导线引出槽202一侧的挡板3B有两个安装孔301和302，防水电源开关4和防水充电接头5分别固定在安装孔301和安装孔302中，底板2靠近安装孔301和安装孔302的位置有一个防水电源开关4和防水充电接头5的避让槽207。断刀检测电路的充电端的引线通过底板2的避让槽与防水充电接头5连接，启动端的引线通过底板2的避让槽与防水电源开关4连接。底板2的避让槽207与底板2的导线引出槽202连通，便于走线。

本实用新型实施例2断刀检测台的结构如图11至图13所示，实施例2与实施例的原理相同，结构上略有区别。

在实施例2中，顶板1的底部有作为腔体M上部的凹槽101，底板2的顶部有作为腔体M下部的凹槽201。顶板1的底部有导线引出槽102，顶板1的导线引出槽102与顶板1的凹槽101连通。工件接线端、机床接线端、充电端和启动端分别通过引线与信号采集处理模块10连接,充电端的引线和启动端的引线通过顶板1的导线引出槽102向外引出。工件接线端和机床接线端分别包括导电弹簧针6，底板2同样包括两个导电弹簧针6的承孔，承孔203竖直地布置在凹槽201的下方，上端与凹槽201连通，机床接线端的导电弹簧针6A固定在承孔203中，机床接线端导电弹簧针6A的针头向上露出底板2的底面，与机床工作台200A的台面接触，实现电连接。承孔204竖直地布置在凹槽201的一侧，工件接线端的导电弹簧针6B固定在承孔204中，工件接线端导电弹簧针6B的针头向下露出底板2的顶面，与顶板1接触，实现工件接线端最终与工件300电连接。

顶板1的底面有一圈环形凹槽105，顶板1的环形凹槽105布置在凹槽101的外周，密封胶圈13布置在顶板1的环形凹槽105中。底板的承孔204位于顶板环形凹槽105的内周，顶板1的导线引出槽102中填充有密封胶。导电弹簧针6的针管与承孔203、204通过密封胶粘接。靠近顶板1导线引出槽102一侧的挡板3B有两个安装孔301和302，防水电源开关4和防水充电接头5分别固定在安装孔301和安装孔302中。顶板1靠近安装孔的位置包括避让槽107，顶板1的避让槽107与导线引出槽102连通，断刀检测电路充电端的引线通过顶板1的避让槽107与防水充电接头5连接，启动端的引线通过避让槽107与防水电源开关4连接。

本实用新型实施例3断刀检测台的结构如图14至图17所示，检测台本体100A包括金属顶板1、金属底板2和大理石材料的中间板7，中间板7布置在金属顶板1与金属底板2之间，将两者绝缘。中间板7与金属底板2通过多个连接螺钉14连接固定，中间板7与金属顶板1通过多个连接螺钉15连接固定。实施例3金属顶板1的结构与实施例2顶板1的结构基本相同，底部有一个作为腔体M的凹槽101和与凹槽101连通的导线引出槽102，断刀检测电路的主体部分封装在信号采集处理模块10中，信号采集处理模块10布置在金属顶板1的凹槽101中。断刀检测电路的工件接线端、机床接线端、充电端和启动端分别通过引线与信号采集处理模块10连接,充电端的引线和启动端的引线通过金属顶板1的导线引出槽102向外引出。工件接线端12A通过位于凹槽101中的螺钉16固定在金属顶板1上，与金属顶板1电连接，再通过金属顶板1最终与工件300电连接。机床接线端12B固定在位于凹槽101中的连接螺钉14上，与金属底板2电连接，再通过金属底板2与机床工作台200A的台面实现电连接。

金属顶板1的底面有一圈环形凹槽105，环形凹槽105布置在金属顶板凹槽101的外周，密封胶圈13布置在金属环形凹槽105中。金属顶板的导线引出槽202中填充有密封胶。断刀检测电路的充电端与防水充电接头5连接，启动端与防水电源开关4连接。4块挡板3的上部通过螺钉固定在顶板1的四周，4块挡板3的下部围在底板2的外侧。靠近金属顶板1导线引出槽202一侧的挡板3B有两个安装孔301和302，防水电源开关4和防水充电接头5分别固定在安装孔301和302中，金属顶板1靠近安装孔的位置包括避让槽107，金属顶板1的避让槽107与金属顶板1的导线引出槽202连通，充电端的引线通过金属顶板1的避让槽107与防水充电接头5连接，启动端的引线通过金属顶板1的避让槽107与防水电源开关4连接。

本实用新型实施例4数控机床的断刀检测系统如图18至图20所示，包括至少一个断刀检测电路和控制电路。控制电路为图1所示的便携式控制器400D，便携式控制器400D可以与多台机床的断刀检测电路通信连接，控制多台机床的断刀检测电路。

断刀检测电路如图18和图20所示，包括可充电电池、微控制器、无线发射模块、电池充电电路和断刀信号采集电路。无线发射模块接微控制器的信号通信端。

断刀信号采集电路包括电阻R1、电阻R2、LED指示灯D1、工件接线端、机床工作台接线端和采样信号输出端。可充电电池B的正极接工件接线端，电阻R2和LED指示灯串接在可充电电池B的正极与工件接线端之间；可充电电池B的负极通过电阻R1接机床工作台接线端和采样信号输出端，采样信号输出端接微控制器的采样信号输入端；微控制器的信号通信端通过无线发射模块实现与控制电路通信连接。

断刀检测电路还包括存储芯片、缓存芯片、电池电量检测模块和电量指示灯，断刀检测电路的存储芯片、缓存芯片、电池电量检测模块和电量指示灯分别接微控制器。缓存芯片用来暂时储存采集到的数据；储存芯片用来保存电压数据样板和采样得到的电压数据。

控制电路包括可充电电池、微控制器、无线发射模块、电池充电电路、人机交互电路和报警电路。控制电路的人机交互电路、报警电路和无线发射模块分别接控制电路的微控制器。断刀检测电路的无线发射模块与控制电路的无线发射模块通信连接。报警电路包括蜂鸣器和报警灯。

控制电路包括电池电量检测模块和电量指示灯，控制电路的电池电量检测模块和电量指示灯分别接控制电路的微控制器。

人机交互电路包括触摸屏和多个按键，触摸屏和多个按键分别接控制电路的微控制器。

数控机床运行时，微控制器将断刀信号采集电路实时采集机床工作台的电压与存储在存储芯片中按工件刀路形成的电压样板相对比，当比对出采集的电压出现异常时，断刀检测电路的微控制器通知控制电路报警。

本实用新型以上实施例的断刀检测系统采用独立的断刀检测电路和独立的控制电路，两者之间无线通信连接，装有断刀检测电路的断刀检测台和装有控制电路的便携式控制器使用时都不需要接线，不需要对机床的电路进行改造；模块式的电路便于移动和维护，出现故障时可以整体替换，不需要在机床上维修。

Claims (5)

1.一种数控机床的断刀检测系统，包括至少一个断刀检测电路和控制电路，断刀检测电路包括直流电源、第一微控制器和断刀信号采集电路，其特征在于，断刀检测电路包括第一无线发射模块；断刀信号采集电路的输出端和第一无线发射模块分别接第一微控制器；控制电路包括直流电源、第二微控制器、人机交互电路、报警电路和第二无线发射模块，人机交互电路、报警电路和第二无线发射模块分别接第二微控制器；断刀检测电路的第一无线发射模块与控制电路的第二无线发射模块通信连接。

2.根据权利要求1所述的断刀检测系统，其特征在于，包括复数个所述的断刀检测电路，所述的控制电路为便携式控制器，所述的便携式控制器与复数个所述的断刀检测电路通信连接。

3.根据权利要求1所述的断刀检测系统，其特征在于，所述的直流电源为电池，断刀检测电路和控制电路分别包括电池电量检测模块和电量指示灯，断刀检测电路的电池电量检测模块和电量指示灯分别接第一微控制器，控制电路的电池电量检测模块和电量指示灯分别接第二微控制器；断刀检测电路包括存储芯片和缓存芯片，存储芯片和缓存芯片分别接第一微控制器；人机交互电路包括触摸屏和复数个按键，触摸屏和复数个按键分别接第二微控制器。

4.根据权利要求1所述的断刀检测系统，其特征在于，断刀信号采集电路包括第一电阻、工件接线端、机床工作台接线端和采样信号输出端；直流电源的正极接工件接线端，直流电源的负极通过第一电阻接机床工作台接线端和采样信号输出端，采样信号输出端接第一微控制器的采样信号输入端。

5.根据权利要求4所述的断刀检测系统，其特征在于，包括与断刀检测电路数量对应的检测台，检测台包括用于安装工件的顶面和用于固定在机床工作台上的底面，检测台的顶部与底部绝缘；检测台的中部包括腔体，断刀检测电路的主体部分封装在信号采集处理模块中，信号采集处理模块布置在所述的腔体中；断刀信号采集电路包括工件接线端和机床接线端，工件接线端与检测台的顶部电连接；机床接线端与检测台的底部电连接，或穿过检测台与机床工作台电连接。